某型號航空發(fā)動機軸承故障問題研究

張晗　郭桃都　韓大禹　金少博

摘 要：某航空發(fā)動機在生產(chǎn)過程中重復(fù)出現(xiàn)了軸承故障。為降低軸承的故障率，我們開展了對軸承故障問題的研究。將生產(chǎn)過程中常見軸承故障分為3類：軸承表面劃傷、磕傷故障；軸承銹蝕故障；軸承試車后壓坑、麻點故障。本文介紹這3類故障的形貌特點，為軸承故障的分析提供一定的思路；分析3類軸承故障產(chǎn)生的原因，針對性制定防護措施，達到降低軸承故障率的目標，減少經(jīng)濟損失，提高外場發(fā)動機使用可靠性。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機；軸承故障；防護措施

中圖分類號：V232 文獻標識碼：A

某航空發(fā)動機在生產(chǎn)過程中重復(fù)性地出現(xiàn)軸承故障問題。軸承故障問題的發(fā)生，既增加發(fā)動機的質(zhì)量成本、帶來因軸承報廢造成的額外工作費用，又耽誤了發(fā)動機的交付進度，降低發(fā)動機及軸承外場使用的可靠性。因此，有效降低軸承故障發(fā)生率非常重要。

1.常見軸承故障種類

將近些年生產(chǎn)過程中的軸承故障問題匯總梳理，根據(jù)軸承常見故障形貌特點將某航空發(fā)動機的軸承故障種類分為以下3類：軸承表面劃傷、磕傷故障；軸承銹蝕故障；軸承試車后壓坑、麻點故障。

（1）軸承表面劃傷、磕傷故障

軸承跑道出現(xiàn)異物拖動造成的規(guī)則性軸向長條劃傷，一般伴有滾動體出現(xiàn)軸向旋轉(zhuǎn)劃傷出現(xiàn)，嚴重時具有一定深度。

（2）軸承銹蝕故障

軸承跑道、滾動體表面形成坑狀銹蝕或面積較大的淺表性腐蝕，銹蝕故障形貌一般呈點狀或片狀。

（3）軸承試車后壓坑、麻點故障

軸承壓坑故障形貌一般為圓形凹坑，有集中發(fā)生特性，會出現(xiàn)大壓坑邊緣有小壓坑的現(xiàn)象；麻點故障形貌為黑色細小點狀凹坑，直徑一般在0.2mm以下，有擴散發(fā)生特性，表面拋修后成縱深形分支狀擴散。

2.軸承故障原因分析

經(jīng)過資料的查閱比對，結(jié)合發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點，分析3類軸承故障的原因。

（1）軸承表面劃傷、磕傷故障原因分析

某航空發(fā)動機的軸承一般采用分體軸承，在裝配過程中合套，而由于軸承的游隙非常小，在軸承裝配過程中滾棒沒有收到位，會造成軸承劃傷；在大組件裝配過程中的同軸度未對正，會造成軸承劃傷；在軸承測量過程中，一些表面尖銳的測具與軸承工作面接觸時，會造成軸承工作面劃傷；另外，在軸承裝配、保管過程中，也有可能與外物接觸、磕碰，會造成軸承表面磕傷。

（2）銹蝕故障原因分析

軸承材料屬高碳鋼，材料與水汽接觸極易產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，主要產(chǎn)生原因有如下兩種。

①日常軸承防銹管理存在問題。存放過程中軸承被空氣氧化，產(chǎn)生銹蝕。

②人手上汗液中含有水分與鹽，在搬運或裝配的過程中，若人手出汗或沾有非中性輔助材料時，接觸軸承會發(fā)生電離反應(yīng)，加速氧化作用，產(chǎn)生銹蝕。

軸承的銹蝕故障一般在夏天濕度大時較嚴重。

（3）軸承試車后壓坑、麻點故障原因分析

結(jié)合發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點，產(chǎn)生軸承壓坑、麻點故障的原因主要有銹蝕和異物壓傷。

①銹蝕

當軸承發(fā)生銹蝕時，若未及時處理保持銹蝕狀態(tài)，會導(dǎo)致銹蝕加深，形成麻點故障；若輕微銹蝕的軸承繼續(xù)工作也會導(dǎo)致銹蝕處擴散形成麻點故障，一般此類麻點向軸承基體方向有較深的縱向延展。

②異物壓傷

某型號航空發(fā)動機由于滑油系統(tǒng)的特點，可能在滑油系統(tǒng)中存在黑色異物，導(dǎo)致軸承工作時被壓傷。黑色異物來源分為以下6類。

（a）封嚴面磨損掉落

某型號航空發(fā)動機封嚴結(jié)構(gòu)大部分采用的是空氣封嚴，密封面為蜂窩或涂層，在工作中存在磨損脫落現(xiàn)象。蜂窩表面由電火花加工形成，存在金屬材料融化后形成的顆粒與金屬氧化物；涂層為金屬或金屬化合物粉末構(gòu)成，磨損掉落后的脫落物硬度較高。

（b）空氣系統(tǒng)的異物

某型號航空發(fā)動機的部分空氣系統(tǒng)機件，如導(dǎo)向葉片，在加工過程中使用吹沙工藝，砂粒容易形成殘留。

（c）涂層加工過程切屑殘留

為保證封嚴環(huán)的同軸度，三支點、五支點軸承封嚴環(huán)為組合后加工，加工時雖然采取了一定的保護措施，但由于結(jié)構(gòu)限制，涂層切屑易殘留在滑油腔中。

（d）導(dǎo)管中存在砂粒

導(dǎo)管加工過程折彎時采取填充物方式保持導(dǎo)管材料延展不產(chǎn)生局部凹下。12mm以下直徑的導(dǎo)管采用灌入松香的方式，12mm以上直徑的導(dǎo)管采用灌入砂子的方式。灌入砂子的導(dǎo)管在管路折彎后形成了部分區(qū)域有靜電吸附作用，吸附少量沙子。導(dǎo)管加工完成后被靜電吸附的沙子不易清除，進入滑油系統(tǒng)會造成軸承壓傷。在管路與接頭焊接后表面焊道處理時，采用砂紙打磨的方式也很容易造成砂紙中的金剛砂殘留，而這部分金剛砂表面含有粘接劑，很難清除，容易造成管路內(nèi)含有砂粒。

（e）機件內(nèi)壁表面氧化物脫落也會造成滑油系統(tǒng)出現(xiàn)異物。

（f）軸承等機件存放、運輸或裝配過程中，有微小多余物掉落或空氣中的大顆粒物吸附在機件表面，未及時清除。

3.軸承防護措施的制定

根據(jù)故障產(chǎn)生的原因，針對軸承表面劃傷、磕傷故障，軸承銹蝕故障和軸承試車后壓坑、麻點故障進行了相關(guān)控制工作。

（1）軸承表面劃傷、磕傷故障防護

為避免軸承表面劃傷、磕傷故障的發(fā)生，在裝配流程及軸承檢測上盡量減少拆、合套的過程。對員工進行實際操作培訓(xùn)，提高員工軸承裝配經(jīng)驗。在裝配合套的過程中遇到卡滯情況不強行裝配，將軸承輕輕旋轉(zhuǎn)，使軸承內(nèi)外套趨于平行，減少軸承的損傷程度；在軸承裝配時，采用潤滑脂將滾棒收起到位，避免裝配過程中滾棒卡傷軸承；上部裝配的部件與下部發(fā)動機均要用水平尺確定水平狀態(tài)，在軸承將要接觸時，下落速度要慢，采用手動吊裝滑輪，便于明顯感知裝配狀態(tài)。

將與軸承配合的工裝材料更換為環(huán)氧樹脂，避免與軸承接觸時劃傷軸承。派制專用工裝，專人管理軸承及與軸承相關(guān)的工裝。

（2）軸承銹蝕故障防護

日常軸承采取真空包裝存放，避免原始包裝不能完全實現(xiàn)與空氣隔離。真空包裝困難的已裝配在組件上的軸承油封后盡量采取塑料袋包裝，并放置防潮砂，確保小環(huán)境的空氣干燥。在組件上放置時間較長的組件規(guī)定半年為期限，超過半年則將軸承分解進行油封管理。

軸承操作過程中，工人必須帶防汗的一次性絹布手套，有效地防護手上汗液對軸承的影響，同時一次性手套的使用還可以有效的避免二次污染。

（3）軸承試車后壓坑、麻點故障防護

加強對軸承銹蝕的防護，發(fā)現(xiàn)軸承出現(xiàn)銹蝕后及時處理，避免銹蝕擴大形成麻點故障。

控制滑油系統(tǒng)清潔度，加強對油品清潔度等級的控制；對涉及軸承腔及滑油系統(tǒng)流路的機件進行充分沖洗，將殘留在成附件殼體死腔內(nèi)的機加殘留金屬屑沖洗干凈；在裝配或裝配后運輸發(fā)動機過程中，用堵頭、堵蓋或防塵罩隔離發(fā)動機與外界環(huán)境，避免在發(fā)動機試車過程中，有殘留金屬屑、沙粒等異物進入軸承腔內(nèi)。

結(jié)語

對近些年生產(chǎn)過程中某航空發(fā)動機軸承故障問題的匯總梳理，明確了其常見的軸承故障種類。通過軸承故障原因分析，從軸承的入廠、存放、裝配、運輸和與軸承故障問題相關(guān)機件的清洗環(huán)節(jié)入手，針對性提出對策，進行某航空發(fā)動機軸承故障發(fā)生的防控。一方面，這些對策可為其他型號航空發(fā)動機的軸承故障防控做參考；另一方面，我們也要認知到，這些措施并不能全面杜絕某型號航空發(fā)動機軸承故障的發(fā)生，針對某型號航空發(fā)動機軸承故障防控措施仍然需要認真研究，任重而道遠。

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