某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)軸承腔漏油故障分析研究

楊家旺

摘 要：某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)A軸承腔在地面試驗(yàn)中多次出現(xiàn)漏油故障，本文首先對(duì)滑油系統(tǒng)工作原理進(jìn)行介紹，對(duì)故障進(jìn)行分析，建立故障樹，從分解檢查、設(shè)計(jì)復(fù)查和串裝試驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)故障樹底事件逐一排查，確定回油路節(jié)流和封嚴(yán)失效是造成漏油的原因，提出整改措施并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，提供了一種內(nèi)管路滑油系統(tǒng)排故思路和方法。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī);漏油;故障分析

中圖分類號(hào)：V263.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）13-0053-02

滑油系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要工作系統(tǒng)，它為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件提供潤(rùn)滑和冷卻，是發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保證[1][2]。

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，滑油系統(tǒng)流路設(shè)計(jì)逐步融入部件結(jié)構(gòu)中，很大程度上減少了滑油外部管路數(shù)量，但同時(shí)也增加了滑油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，滑油系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，排故難度將大大增加。

某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱發(fā)動(dòng)機(jī)）滑油系統(tǒng)由供油子系統(tǒng)、回油子系統(tǒng)和通風(fēng)子系統(tǒng)組成。發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)工作流程為：滑油箱→滑油泵（增壓級(jí)）→滑油濾→各潤(rùn)滑部位（附件傳動(dòng)箱、前軸承腔（A腔）、燃?xì)鉁u輪軸承腔（B腔）、動(dòng)力渦輪軸承腔（C腔））→滑油泵（回油級(jí)）→磁性屑末檢測(cè)信號(hào)器→燃滑油散熱器→空氣散熱器→滑油箱，如圖1所示。

A軸承腔有A前、A后兩條回油路，回油管路均布置在機(jī)匣內(nèi)部，機(jī)匣間通過(guò)兩端帶密封膠圈的套管連接。其回油流程為：前機(jī)匣→渦流機(jī)匣→主機(jī)匣→附件機(jī)匣→滑油泵A前、A后回油級(jí)→總回油路→滑油箱。

本文以發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)A軸承腔漏油故障為例，對(duì)內(nèi)管路滑油系統(tǒng)的排故思路和流程進(jìn)行詳細(xì)介紹和總結(jié)，可供其它發(fā)動(dòng)機(jī)借鑒。

1 故障現(xiàn)象

某型發(fā)動(dòng)機(jī)在首次裝配上臺(tái)的科研試車過(guò)程中多臺(tái)出現(xiàn)A軸承腔漏油故障，故障現(xiàn)象具有以下特點(diǎn)：

（1）A軸承腔滑油回油溫升（回油溫度與供油溫度的溫差，簡(jiǎn)稱回油溫升）首先快速升高，隨后滑油供油溫度（簡(jiǎn)稱滑油溫度）快速升高，滑油溫度升高一段時(shí)間后，A軸承腔出現(xiàn)滑油泄漏，A腔回油溫升在2分鐘內(nèi)快速上升了約20℃以上，同時(shí)滑油溫度快速上升至120℃以上;（2）故障多出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的低狀態(tài)（地慢和空慢狀態(tài)）;（3）滑油回油至油箱時(shí)油液中一般含大量氣泡。

2 故障分析和排查

根據(jù)故障現(xiàn)象和滑油系統(tǒng)運(yùn)行原理，建立A腔漏油故障樹，從發(fā)動(dòng)機(jī)分解檢查、設(shè)計(jì)復(fù)查和串裝試驗(yàn)三個(gè)方面，對(duì)故障樹的底事件進(jìn)行逐項(xiàng)排查。

2.1 故障樹

以A軸承腔漏油為頂事件，建立故障樹（圖2），從封嚴(yán)失效、供油過(guò)量、回油不暢三個(gè)方向查找故障原因。

2.2 故障原因

對(duì)故障樹底事件進(jìn)行逐項(xiàng)排查，確定故障原因如下：

（1）主機(jī)匣、前機(jī)匣、渦流機(jī)匣和附件機(jī)匣內(nèi)滑油回油管路存在節(jié)流;（2）附件機(jī)匣與主機(jī)匣安裝接合面之間干涉，且存在裝配不當(dāng)，致使機(jī)匣間的滑油管路連接套管封嚴(yán)失效;（3）機(jī)匣間滑油管路套管密封膠圈實(shí)際壓縮量不足，會(huì)導(dǎo)致回油管路漏氣。

2.3 故障機(jī)理分析

回油管路節(jié)流、封嚴(yán)失效和漏氣都會(huì)較大程度上降低A腔回油泵的回油能力，引起A腔回油不暢，最終導(dǎo)致腔內(nèi)積油，油液在高速轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的攪動(dòng)下產(chǎn)生較多熱量，導(dǎo)致A腔回油溫升和滑油溫度快速升高，積油達(dá)到一定量后，滑油通過(guò)封嚴(yán)間隙向外泄漏。

故障大多出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)低狀態(tài)，是因?yàn)榈蜖顟B(tài)時(shí)，回油泵轉(zhuǎn)速低，回油能力較弱，且軸承腔內(nèi)壓力為負(fù)壓，不利于滑油回油，管路節(jié)流和漏氣更容易導(dǎo)致系統(tǒng)回油失效;發(fā)動(dòng)機(jī)處于大狀態(tài)，回油泵轉(zhuǎn)速高，回油能力充足，且軸承腔壓力為正值，有利于系統(tǒng)回油，在一定程度上能克服管路節(jié)流和漏氣對(duì)系統(tǒng)回油的影響。

故障發(fā)動(dòng)機(jī)滑油回油箱時(shí)帶有大量氣泡，是因?yàn)槊芊馐?dǎo)致回油泵抽氣，氣體隨油液回到油箱的結(jié)果。

3 故障排除措施及試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 故障排除措施

針對(duì)故障原因，從裝配工藝、零件質(zhì)量及驗(yàn)收試驗(yàn)三個(gè)方面制定以下整改措施：

（1）調(diào)整裝配工藝，制定裝配細(xì)則，保證裝配精度;（2）更換壓縮量合適的膠圈，并在機(jī)匣接合面之間增加涂膠工藝，增加密封性能;（3）進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)查，提高零件鑄造、加工精度;（4）增加相關(guān)部件裝機(jī)前滑油流量試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

3.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證措施的有效性，在9臺(tái)故障發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)施了整改措施，這些故障發(fā)動(dòng)機(jī)在更換膠圈、機(jī)匣接合面涂膠并實(shí)施了新的裝配工藝后，故障消除，發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)排查，確定渦流機(jī)匣與前機(jī)匣、附件機(jī)匣與主機(jī)匣之間接合面密封失效、機(jī)匣流路回油節(jié)流和膠圈壓縮量不足是造成漏油的主要原因。針對(duì)故障原因，制定整改措施，嚴(yán)格控制零部件的加工、驗(yàn)收以及裝配工藝，排故措施的有效性在9臺(tái)故障發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了驗(yàn)證。

本文的排故思路和措施，可為該型號(hào)后續(xù)研制及其它型號(hào)核心機(jī)的研制提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫護(hù)國(guó)，霍武軍，于海濱.航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)監(jiān)控與診斷技術(shù)[J].航空科學(xué)技術(shù)，2000（4）：23-24.

[2] 李國(guó)權(quán).航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2011，37（6）：49-52.