苑振宇　王嘯　羅雁

【摘 要】脫開(kāi)機(jī)構(gòu)是組合傳動(dòng)發(fā)電裝置的重要部件，保證在發(fā)電裝置出現(xiàn)故障時(shí)從發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸上緊急脫開(kāi)，防止發(fā)電裝置內(nèi)部的進(jìn)一步損壞。在修理后進(jìn)行性能試驗(yàn)檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)脫開(kāi)機(jī)構(gòu)的軸環(huán)出現(xiàn)了斷裂故障。針對(duì)此故障，本文從故障狀況、原因分析、故障定位三大方面進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】脫開(kāi)機(jī)構(gòu);軸環(huán);斷裂

中圖分類(lèi)號(hào)： V223.1;V271.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）29-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.012

Fault Analysis of Damage of the Release Mechanism in an Integrated Drive Generator

YUAN Zhen-yu WANG Xiao LUO Yan

（Wuhu TianHang equipment technology Co.，Ltd，Wuhu Anhui 241000，China）

【Abstract】The Integrated Drive Generator is an important unit of the IDG，to ensure the emergency release from the engine shaft in the event of failure of the IDG，to prevent internal damage of the IDG.When the performance test was carried out after repair，it was found that the plunger of the disconnect device were broken.Aiming at this fault，this paper elaborates from three aspects of fault condition，cause analysis and fault location.

【Key words】Disconnect device;Plunger;Breakage

1 故障狀況

某型組合傳動(dòng)發(fā)電裝置在性能試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)接通電磁鐵，檢查脫開(kāi)機(jī)構(gòu)功能是否正常時(shí)，脫開(kāi)機(jī)構(gòu)沒(méi)有動(dòng)作，發(fā)電機(jī)仍然有電壓輸出。經(jīng)檢查脫開(kāi)機(jī)構(gòu)實(shí)際已經(jīng)工作，但并沒(méi)有切斷輸入軸與恒裝系統(tǒng)的連接，沒(méi)有起到保護(hù)作用。分解檢查發(fā)現(xiàn)，與蝸桿配合一起工作的軸環(huán)上的嚙合齒完全斷裂，脫開(kāi)機(jī)構(gòu)無(wú)法產(chǎn)生位移，直接導(dǎo)致了該起故障的發(fā)生。

2 原因分析和定位故障

圖1 脫開(kāi)機(jī)構(gòu)組件

圖2 脫開(kāi)機(jī)構(gòu)在發(fā)電機(jī)中的位置

2.1 組件功能簡(jiǎn)介

組合傳動(dòng)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)有脫開(kāi)機(jī)構(gòu)，正常工作時(shí)作為輸入轉(zhuǎn)速的傳遞部件，將機(jī)械能傳遞至恒速傳動(dòng)裝置，為發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力，當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可在緊急情況下通過(guò)電信號(hào)控制電磁鐵動(dòng)作，斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速傳遞。

2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

脫開(kāi)機(jī)構(gòu)主要由輸入軸、左半聯(lián)軸器、右半聯(lián)軸器以及蝸桿組成。

2.3 工作原理

當(dāng)給電磁鐵通電時(shí)，電磁鐵吸合，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞行程，使扣機(jī)從軸環(huán)的孔內(nèi)退出，隨后軸環(huán)在彈簧預(yù)緊力的作用下彈出，與蝸桿嚙合，旋轉(zhuǎn)中的蝸桿在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不斷下移，使右半聯(lián)軸器與左半聯(lián)軸器完全分離，此時(shí)輸入軸開(kāi)始空轉(zhuǎn)，最終完成與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的隔離。

2.4 故障現(xiàn)象

a）軸環(huán)兩個(gè)嚙合齒斷裂。

圖3 斷裂的軸環(huán)

b）組合泵組件中的轉(zhuǎn)接器和蓋端面有輕微劃傷，組合泵中發(fā)現(xiàn)少量金屬碎屑，在殼體和蓋中發(fā)現(xiàn)兩段斷齒。

圖4 殼體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的斷齒

c）銷(xiāo)釘頭部嚴(yán)重磨損，中部磨損出現(xiàn)細(xì)頸。

圖5 磨損的銷(xiāo)釘

2.5 故障定位

a）斷齒分析：使用電子顯微鏡檢查軸環(huán)和殘齒的斷裂處發(fā)現(xiàn)，殘齒的斷面整齊、規(guī)律，沒(méi)有二次損傷，齒形一側(cè)有過(guò)燒痕跡（見(jiàn)圖6）;而軸環(huán)處的斷面高點(diǎn)有嚴(yán)重磨損痕跡，應(yīng)是斷裂后與旋轉(zhuǎn)的蝸桿碰撞磨損，斷面的較低部位特征與殘齒斷面情況一致（見(jiàn)圖7）。因殘齒形狀完整（見(jiàn)組圖1），斷面規(guī)律，考慮到零件的運(yùn)動(dòng)方向及受力情況，應(yīng)是脫開(kāi)過(guò)程中遇到阻力，軸環(huán)與蝸桿在過(guò)燒處發(fā)生強(qiáng)烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，致使施加在軸環(huán)齒形上的側(cè)向壓力驟增，齒形整個(gè)齊根斷裂，第一個(gè)齒斷裂后第二個(gè)齒受力成倍增長(zhǎng)，相繼折斷。由于軸環(huán)折斷的是處于內(nèi)側(cè)的兩個(gè)齒，外側(cè)的一個(gè)齒完好，根據(jù)工作原理，蝸桿在脫開(kāi)時(shí)的運(yùn)動(dòng)是向內(nèi)側(cè)的，所以斷裂發(fā)生的時(shí)機(jī)應(yīng)是脫開(kāi)動(dòng)作進(jìn)行到后半程的時(shí)候。

圖6 殘齒斷面放大圖

圖7 軸環(huán)斷面放大圖

b）銷(xiāo)釘分析：該銷(xiāo)釘安裝處的空間非常緊湊，很難發(fā)生相對(duì)位移，檢查安裝處附近的其他金屬零件，均未發(fā)現(xiàn)異常的磨損、缺陷。所以若裝配正確則不會(huì)對(duì)銷(xiāo)釘產(chǎn)生磨損。

c）組合泵中的零件均沒(méi)有缺損，分解后在其中發(fā)現(xiàn)的金屬屑和磨損屬于外物導(dǎo)致。故障應(yīng)不是由組合泵引起。

3 故障模擬

1）根據(jù)故障分析結(jié)論，軸環(huán)的斷裂、組合泵的磨損應(yīng)是故障發(fā)生的后果，故障的定位應(yīng)查找阻力產(chǎn)生的根源。

2）經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)銷(xiāo)釘安裝孔附近有一通油孔，將銷(xiāo)釘端頭放入其中，可露出一半（見(jiàn)圖8），此種情況下再次執(zhí)行后續(xù)的裝配步驟，可順利進(jìn)行，且正常工作時(shí)沒(méi)有異常，當(dāng)進(jìn)行手動(dòng)脫開(kāi)試驗(yàn)檢查，斷開(kāi)機(jī)構(gòu)行進(jìn)到一半時(shí)輸入軸卡死，檢查兩個(gè)聯(lián)軸節(jié)沒(méi)有完全脫離，故障復(fù)現(xiàn)。

3）由于通油孔位于差動(dòng)機(jī)構(gòu)的套圈上，將差動(dòng)機(jī)構(gòu)分解檢查，發(fā)現(xiàn)安裝在套圈外圍的齒輪內(nèi)側(cè)有一圈磨損痕跡，與銷(xiāo)釘頭部的磨損故障吻合。銷(xiāo)釘?shù)募?xì)頸處則為在脫開(kāi)進(jìn)行到一半時(shí)，蝸桿下端與銷(xiāo)釘碰觸摩擦導(dǎo)致。

圖8 模擬故障狀態(tài)銷(xiāo)釘位置

綜上所述，由于裝配人員的人為差錯(cuò)，導(dǎo)致銷(xiāo)釘安裝過(guò)程中掉落，且后續(xù)檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題，導(dǎo)致問(wèn)題帶入試驗(yàn)環(huán)節(jié)，最終導(dǎo)致產(chǎn)品的損壞。

4 故障排除

經(jīng)過(guò)故障分析、故障模擬以及故障驗(yàn)證，最終確定故障錯(cuò)裝導(dǎo)致，對(duì)損壞的零件進(jìn)行更換，重新裝配后再次進(jìn)行試驗(yàn)，故障現(xiàn)象消失，產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合要求。

5 結(jié)論

本文針對(duì)“脫開(kāi)機(jī)構(gòu)失效”故障進(jìn)行了剖析和闡述，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工作原理、故障機(jī)理及模擬等方面進(jìn)行了分析。從中也總結(jié)出故障排除方法的一些經(jīng)驗(yàn)，希望能夠借此為讀者在以后的產(chǎn)品修理中起到幫助作用。

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