曾仁維

(中國民用航空飛行學(xué)院，四川 廣漢 618300)

0 引 言

國外COVID-19導(dǎo)致的新冠疫情嚴(yán)峻形勢(shì)的持續(xù)發(fā)展，使得外送進(jìn)行飛行訓(xùn)練學(xué)習(xí)的業(yè)務(wù)逐漸轉(zhuǎn)向國內(nèi)，導(dǎo)致國內(nèi)的飛行訓(xùn)練任務(wù)日益加重，承擔(dān)飛行訓(xùn)練任務(wù)的飛機(jī)飛行小時(shí)數(shù)不斷增加，而用于飛行訓(xùn)練的初中教機(jī)大多數(shù)是搭載了一臺(tái)或兩臺(tái)航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著飛行小時(shí)數(shù)的不斷增加，會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)翻修和飛機(jī)的結(jié)構(gòu)檢修頻次也將不斷增加的問題，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)翻修和飛機(jī)結(jié)構(gòu)檢修所使用的器材匣、曲軸、配重等因?yàn)槭菑拿绹M(jìn)口，訂貨周期長(zhǎng)，訂貨短缺，所以維修生產(chǎn)進(jìn)度受到了嚴(yán)重影響。

為解決航空器材短缺以及維修成本問題，開發(fā)零部件自制和深度修理能力迫在眉睫，筆者以萊康明航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣曲軸密封圈孔的修理技術(shù)應(yīng)用為例，采用自主建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的方法達(dá)到修理曲軸密封圈孔的目的，解決了沒有尺寸標(biāo)準(zhǔn)無法進(jìn)行修理的問題，以提供參考。

1 研究背景

航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是目前通用航空飛機(jī)的主要?jiǎng)恿ρb置。機(jī)匣是航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，機(jī)匣的使用可靠性對(duì)航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的正常安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，萊康明航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣通常在兩個(gè)翻修周期后會(huì)出現(xiàn)貫穿螺栓孔滲漏滑油、主軸承支撐座平面微振腐蝕等故障。航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的修理技術(shù)屬于發(fā)動(dòng)機(jī)修理的核心技術(shù)，難度高、風(fēng)險(xiǎn)大，是國外廠家高度保密的維修技術(shù)，目前國內(nèi)都是通過將機(jī)匣送國外修理的方式來恢復(fù)故障機(jī)匣的使用功能。這樣的修理方式不僅送修費(fèi)用昂貴，修理周期也很長(zhǎng)，嚴(yán)重制約國內(nèi)通用航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，所以研究、分析、建立機(jī)匣的深度修理技術(shù)顯得格外重要，而在機(jī)匣修理技術(shù)中曲軸安裝孔的修理技術(shù)又是比較重要的一項(xiàng)。

2 機(jī)匣曲軸安裝孔的修理技術(shù)

萊康明航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣貼合面由于微振腐蝕進(jìn)行修理，可以通過機(jī)械加工的方式去除機(jī)匣貼合面表面的腐蝕層，恢復(fù)貼合面的表面光潔度和平行度。但是由于機(jī)匣組件的曲軸密封圈安裝孔是由左右機(jī)匣合攏后組成的，在左右機(jī)匣都通過機(jī)械加工的方式去除一定厚度的材料時(shí)，會(huì)使得修理后的左右機(jī)匣合攏后形成的曲軸密封圈安裝孔變成類似橢圓形狀，安裝孔的失圓度會(huì)嚴(yán)重超差，曲軸密封圈安裝在密封圈孔內(nèi)會(huì)造成曲軸異常磨損導(dǎo)致滑油泄漏?；謴?fù)曲軸密封圈安裝孔的形狀和尺寸是機(jī)匣深度修理過程中的重要一環(huán)。

2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建立

由于國外技術(shù)資料的保密，曲軸密封圈安裝孔修理的尺寸標(biāo)準(zhǔn)不能直接獲取。根據(jù)現(xiàn)有條件以及維修經(jīng)驗(yàn)綜合考慮，首先可以對(duì)全新機(jī)匣和修理機(jī)匣曲軸密封圈孔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)作為修理標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)采樣選取15件合格機(jī)匣進(jìn)行尺寸測(cè)量，每件機(jī)匣測(cè)量一組孔徑尺寸，每組數(shù)據(jù)有兩個(gè)，分別是兩半機(jī)匣分界面(表1中點(diǎn)位1)的孔徑和垂直分界面(表1中點(diǎn)位2)的孔徑，然后計(jì)算得出該組數(shù)據(jù)尺寸的平均值作為該件機(jī)匣曲軸密封圈孔徑值。最后將得到15個(gè)采樣數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理選用3σ準(zhǔn)則。3σ的原則為：數(shù)值分布在(μ-σ，μ+σ)中的概率為0.6826；數(shù)值分布在(μ-2σ，μ+2σ)中的概率為0.9544；數(shù)值分布在(μ-3σ，μ+3σ)中的概率為0.9974[1]。按照3σ準(zhǔn)則通過Matlab對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到標(biāo)準(zhǔn)差σ，根據(jù)3σ原則的內(nèi)容，數(shù)值分布在(μ-3σ，μ+3σ)中的概率為0.9974，那么將±3σ作為曲軸密封圈孔的公差帶，μ作為曲軸密封圈孔的基準(zhǔn)值，通過此類數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)處理反求基準(zhǔn)和公差帶的方法最后確定曲軸密封圈孔修理的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，還可根據(jù)基準(zhǔn)值和公差帶查表得出標(biāo)準(zhǔn)加工的公差等級(jí)。曲軸密封圈孔數(shù)據(jù)采樣與數(shù)據(jù)處理如表1。

表1 曲軸密封圈孔數(shù)據(jù)采樣與處理

2.2 曲軸密封圈孔的修理

加工方法。通過數(shù)據(jù)采樣處理反求基準(zhǔn)和公差帶，確定曲軸密封圈孔的修理尺寸標(biāo)準(zhǔn)后，還需要選擇合適的工藝來對(duì)曲軸密封圈安裝孔進(jìn)行修理。機(jī)匣曲軸密封圈孔徑較大，修理后孔的圓度、圓柱度、同軸度、粗糙度等加工精度要求比較高，而機(jī)械加工中鏜削的主要特點(diǎn)就是獲得精確的孔的位置尺寸，得到高精度的圓度、圓柱度和表面粗糙度，對(duì)精度較高的孔可用鏜刀來保證，因此選擇鏜削的方式來恢復(fù)曲軸密封圈孔的形位尺寸和表面粗糙度比較合適，工裝設(shè)備可以選擇臥式加工中心。

機(jī)匣的定位。由于整個(gè)機(jī)匣是由左右兩半組成，每半機(jī)匣都是異形結(jié)構(gòu)，且主要材料為鋁合金，材料較軟，容易損傷，所以直接固定機(jī)匣容易對(duì)機(jī)匣造成損傷，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行安全，只能在一些安裝表面連接定位工裝，通過定位工裝跟機(jī)床連接定位達(dá)到機(jī)匣定位的目的。而機(jī)匣的定位需要對(duì)X,Y,Z軸三個(gè)方向進(jìn)行定位，定位X,Y軸保證機(jī)匣在一個(gè)平面內(nèi)，定位Z軸保證機(jī)匣曲軸密封圈孔中心線與鏜削加工的進(jìn)給軸平行。Z軸的定位需要使用垂直度校準(zhǔn)板來完成。

修理方法。將左機(jī)匣放到右機(jī)匣上，合攏左右機(jī)匣，安裝機(jī)匣前端螺桿，帶上前后4顆螺栓螺帽，前后交叉均勻地?cái)Q緊螺帽直至左右機(jī)匣合攏，安裝中間4顆貫穿螺栓，帶上螺帽，對(duì)機(jī)匣所有貫穿螺栓施加螺帽力矩拉緊左右兩半機(jī)匣。將固定底板安裝到臥式加工中心上，確保固定底板與機(jī)床進(jìn)給軸平行。將機(jī)匣放置在固定工裝上，輕帶螺母，之后將垂直度檢測(cè)板安裝到固定工裝強(qiáng)的垂直度校準(zhǔn)板安裝孔上，選擇合適的安裝位置固定。使用深度表穿過垂直度檢測(cè)板上的C型槽測(cè)量?jī)蓚€(gè)等高度位置與機(jī)匣的距離，微調(diào)機(jī)匣，使兩個(gè)距離相等，然后擰緊連接螺母，再次確認(rèn)上述兩個(gè)距離相等，如果不相等，重復(fù)調(diào)整機(jī)匣直至相等。然后將機(jī)匣與定位工裝一起安裝在臥式加工中心的固定底板上。調(diào)整臥式加工中心，使曲軸支撐孔與主軸同軸，確定鏜削深度，選擇合適的鏜刀對(duì)曲軸密封圈安裝孔進(jìn)行鏜削加工，確?？讖?、圓柱度和同軸度符合要求(如圖1所示)。

圖1 曲軸密封圈孔位置簡(jiǎn)圖

通過上述的3σ準(zhǔn)則法建立曲軸密封圈孔的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的修理技術(shù)，打破了國外相關(guān)技術(shù)文件資料匱

乏而形成的技術(shù)壟斷，此方法或(思路)在一定程度應(yīng)用到機(jī)匣深度修理的其他項(xiàng)目，就能夠獲得機(jī)匣深度修理的所有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)這些數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修理，使得本需要送國外修理的機(jī)匣都能夠自主進(jìn)行修理恢復(fù)使用性能，既可以節(jié)約高額的修理費(fèi)用還能縮短修理周期，該修理技術(shù)對(duì)控制成本和提高生產(chǎn)效率著重要的作用。

3 結(jié) 語

以機(jī)匣曲軸密封圈孔的修理方法為例，簡(jiǎn)要介紹了自制件開發(fā)和零部件深度修理技術(shù)研究。自主開發(fā)機(jī)匣曲軸密封圈孔修理能力，關(guān)鍵在于修理標(biāo)準(zhǔn)的建立，中文通過采樣大量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理得到基準(zhǔn)與公差帶作為修理標(biāo)準(zhǔn)的方法，為萊康明航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣深度修理技術(shù)的開發(fā)提供一個(gè)參考，也為自制件開發(fā)和零部件深度修理技術(shù)研究提供了一個(gè)思路。