某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣同軸度測(cè)量

欒艷華

（中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110034）

0 引言

整機(jī)振動(dòng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造和維修過程中較常見的故障，常常會(huì)困擾航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商和維修部門。振動(dòng)故障發(fā)生的原因很復(fù)雜，常常是一些綜合因素共同作用的結(jié)果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，很多振動(dòng)是由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣同軸度不合格，引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)、靜子碰摩而造成的。因此，深入了解發(fā)動(dòng)機(jī)同軸度測(cè)量的特點(diǎn)和原理，正確把握其測(cè)量方法，對(duì)于保證發(fā)動(dòng)機(jī)具有合格的機(jī)匣同軸度，減少發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性具有極其重要的意義。

本文闡述了某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣同軸度的測(cè)量原理和方法，提出了相應(yīng)的不合格機(jī)匣同軸度調(diào)整辦法和解決措施。

1 同軸度界定

某型發(fā)動(dòng)機(jī)同軸度包括支點(diǎn)同軸度和機(jī)匣同軸度2大方面。該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用6支點(diǎn)支承，其中低壓轉(zhuǎn)子支承形式為1-2-1，高壓轉(zhuǎn)子支承形式為1-0-1。支點(diǎn)同軸度分3段控制：分別為低壓壓氣機(jī)前支點(diǎn)對(duì)低壓壓氣機(jī)后支點(diǎn)；低壓壓氣機(jī)后支點(diǎn)對(duì)高壓壓氣機(jī)前支點(diǎn)；高壓壓氣機(jī)前支點(diǎn)對(duì)低壓渦輪后支點(diǎn)。本文所述機(jī)匣同軸度指高壓壓氣機(jī)前支點(diǎn)對(duì)低壓渦輪后支點(diǎn)的機(jī)匣同軸度的要求，通過保證O、Q、S，P、R和Ф1表面的跳動(dòng)來控制，具體位置如圖1所示。圖中：M為中介機(jī)匣上的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子前軸承安裝座中心；O為低壓渦輪后支點(diǎn)軸承安裝面；P為高壓渦輪導(dǎo)向器插件表面（渦輪葉片葉尖相對(duì)應(yīng)位置）；R為高壓渦輪導(dǎo)向器漩流器的凸峰表面（高壓渦輪導(dǎo)向器另一處與高壓渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)位置）；Q為低壓渦輪導(dǎo)向器蜂窩型插件表面（低壓渦輪導(dǎo)向器與低壓渦輪葉片尖相對(duì)應(yīng)位置）；S為低壓渦輪導(dǎo)向器篦齒封嚴(yán)蓋表面；Ф1為燃燒室內(nèi)機(jī)匣密封蓋表面（燃燒室內(nèi)機(jī)匣與高壓軸密封位置）。

圖1 同軸度測(cè)量表面位置

2 某發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣同軸度測(cè)量特點(diǎn)及原理

2.1 測(cè)量特點(diǎn)

（1）不僅具有支點(diǎn)對(duì)支點(diǎn)同軸度的要求，還具有與轉(zhuǎn)子配合的機(jī)匣表面同軸度的要求。

（2）用2個(gè)相差45°的直角坐標(biāo)系來確定被測(cè)表面的中心，使之更加接近實(shí)際的中心。

（3）除了對(duì)各被測(cè)機(jī)匣表面的同軸度有要求外，對(duì)機(jī)匣各表面還有橢圓度的要求。

（4）為了避免轉(zhuǎn)子自重給機(jī)匣造成偏摩，在與高壓壓氣機(jī)軸相配的燃燒室內(nèi)機(jī)匣支架上采用了偏心環(huán)結(jié)構(gòu)，為此還要進(jìn)行此處偏心的測(cè)量。

2.2 測(cè)量原理

由于某型發(fā)動(dòng)機(jī)主要承力部件為中介機(jī)匣和渦輪支承機(jī)匣，且低壓壓氣機(jī)為單元體結(jié)構(gòu)，保證了中介機(jī)匣到渦輪支承的同軸度，也就滿足了機(jī)匣同軸度的要求。所以在測(cè)量過程中要求以發(fā)動(dòng)機(jī)中介機(jī)匣為基準(zhǔn)，保證后面的高壓壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪機(jī)匣和渦輪支承機(jī)匣的同軸度，如圖2所示。以中介機(jī)匣上的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子前軸承安裝座中心M為基準(zhǔn)，低壓渦輪后支點(diǎn)軸承安裝座的中心O的偏移量不能大于0.20 mm。

同軸度的測(cè)量原理如圖3所示，從圖1和圖3中可見，點(diǎn)M和O的中心線即是發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際中軸線，以O(shè)面為基準(zhǔn)，由于Q、S在軸向上距O面較近，故偏心量同樣是距O面實(shí)測(cè)中心不大于0.20 mm。P、R的中心位置如圖4所示。P、R在軸向上距離點(diǎn)M的距離是M到O面實(shí)測(cè)中心距離的80%左右，故P、R以O(shè)面實(shí)測(cè)中心實(shí)際偏移量的80%為中心（即圖4中點(diǎn)C位置），偏移不大于0.20 mm。偏心環(huán)的中心位置如圖5所示。同理，Ф1面中心在軸向上距離點(diǎn)M的距離是M到O面實(shí)測(cè)中心距離的46%左右，Ф1面中心應(yīng)在O面實(shí)測(cè)中心實(shí)際偏移量的46%位置（即圖5中點(diǎn)D位置），考慮該截面處轉(zhuǎn)子下沉量的影響，該截面的實(shí)際中心應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)軸線的基礎(chǔ)上下移0.20±0.05 mm，偏移不大于0.15 mm，用偏心環(huán)來保證下沉量。

圖2 同軸度測(cè)量的部位

圖3 測(cè)量原理

3 測(cè)量方法

采用專用測(cè)量工具，經(jīng)校準(zhǔn)合格后，將中介機(jī)匣前安裝邊固定到測(cè)具的端面上貼緊，以M表面為中心，在測(cè)具的端面上涂8個(gè)沿圓周等分的、按順時(shí)針方向的標(biāo)記，在旋轉(zhuǎn)芯棒上涂上1個(gè)標(biāo)號(hào)，以便當(dāng)測(cè)具旋轉(zhuǎn)時(shí)與固定部分上的標(biāo)號(hào)重合時(shí)，記錄千分表的指示值。

首先將高壓壓氣機(jī)前機(jī)匣安裝到中介機(jī)匣上，然后依次安裝高壓壓氣機(jī)后機(jī)匣、帶偏心量為0的偏心環(huán)和密封蓋的燃燒室組件，再依次裝上低壓渦輪導(dǎo)向器和渦輪支承機(jī)匣。

為了使測(cè)得的數(shù)據(jù)便于計(jì)算，沿每個(gè)表面調(diào)整千分表，使表針的偏擺方向在8個(gè)測(cè)點(diǎn)處均為正向指示（精確到0.01 mm）。

先測(cè)量渦輪支承機(jī)匣表面O的偏擺量，然后卸下渦輪支承機(jī)匣，測(cè)量Q、S的偏擺量，卸下低壓渦輪導(dǎo)向器，再測(cè)量P、R的偏擺量，并記錄上述全部測(cè)量值待處理。

4 測(cè)量結(jié)果和處理分析

圖6 低壓渦輪后支點(diǎn)軸承安裝座的中心位置

在2個(gè)相差45°的同原心坐標(biāo)系上，對(duì)1和5，2和6，3和7，4和8點(diǎn)的數(shù)據(jù)取差值計(jì)算，將差值除以2，位置偏向數(shù)據(jù)大的一側(cè)，由此得到2個(gè)坐標(biāo)系的2個(gè)點(diǎn)A、B，其連線中心即作為該面的實(shí)測(cè)中心。

低壓渦輪后支點(diǎn)軸承安裝座的中心位置如圖6所示。確定面O的中心位置，要求O面實(shí)測(cè)中心距測(cè)具中心的距離不能超過0.20 mm，且線段AB的長(zhǎng)度（以下稱線長(zhǎng)）不能超過0.04 mm。

確定圖 1、3 中所描述的面 Q、S、P、R 的中心位置，方法同上。以實(shí)測(cè)中心為原點(diǎn)，以要求距實(shí)測(cè)中心的最大距離為半徑，畫圓形，如O面實(shí)測(cè)中心在圓形內(nèi)且線長(zhǎng)滿足要求則合格（圖4）。要求面Q、S中心距O面的實(shí)測(cè)中心不超過0.20 mm，Q面測(cè)量的8個(gè)點(diǎn)確定的線長(zhǎng)不超過0.15 mm，S面測(cè)量的8個(gè)點(diǎn)確定的線長(zhǎng)不超過0.13 mm；要求面P、R的中心距點(diǎn)C不超過0.20 mm，P面測(cè)量的8個(gè)點(diǎn)確定的線長(zhǎng)不超過0.15 mm，R面測(cè)量的8個(gè)點(diǎn)確定的的線長(zhǎng)不超過0.08 mm。

從圖5中可見，要求距點(diǎn)D不超過0.15 mm，線長(zhǎng)不超過0.08 mm，考慮轉(zhuǎn)子中心下垂量，在裝最終確定組別的偏心環(huán)時(shí)要求Ф1面實(shí)測(cè)中心在垂直方向上比D點(diǎn)低0.20±0.05 mm，水平方向偏移不超過0.15 mm。

經(jīng)過以上處理，數(shù)據(jù)滿足要求，則發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣同軸度合格，可以進(jìn)入下一步工作過程；如出現(xiàn)不合格情況，則需要對(duì)機(jī)匣采取相應(yīng)的調(diào)整措施。

5 不合格同軸度的調(diào)整

5.1 表面O中心不合格調(diào)整

表面中心不合格的原因有2種。1種可能是由于在燃燒室機(jī)匣組件對(duì)接處產(chǎn)生了位移，該情況下可以將機(jī)匣向O表面中心偏移的反方向移動(dòng)，移動(dòng)量以O(shè)表面中心的偏移量為宜，然后將機(jī)匣的精密螺栓孔擴(kuò)大，換上加大組別的精密螺栓，但是精密螺栓孔不能夠無限加大組別；另1種可能原因是由于機(jī)匣安裝邊變形，可以視情將變形的安裝邊車平，問題即可得到解決。

5.2 表面Q、S、P、R中心不合格調(diào)整

Q、S、P、R表面所對(duì)應(yīng)的位置均為轉(zhuǎn)子葉片葉尖和封嚴(yán)篦齒。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，這幾個(gè)表面可能與轉(zhuǎn)子發(fā)生碰摩，存在著不同程度的磨損，在測(cè)量時(shí)應(yīng)保證被測(cè)量表面為非磨損表面。

5.3 表面Ф1中心不合格調(diào)整

Ф1表面中心是靠選配偏心環(huán)保證的。當(dāng)表面Ф1中心不合格時(shí)，可以根據(jù)偏心量的多少來選擇相應(yīng)組別的偏心環(huán)，同組偏心環(huán)可以通過調(diào)整不同的方向?qū)ζ牧窟M(jìn)行微調(diào)。偏心環(huán)組別有5組，基本能夠滿足要求。

6 結(jié)束語

采用本文所述測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理分析途徑，可準(zhǔn)確地判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣同軸度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如發(fā)現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，可有針對(duì)性地選擇調(diào)整措施。經(jīng)過多次試車驗(yàn)證，采用以上方法測(cè)量和調(diào)整合格后的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠保證同軸度要求，能夠有效避免轉(zhuǎn)、靜子不同軸引起的碰摩問題，大大減小發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)出現(xiàn)的幾率。

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