通用航空發(fā)動機曲軸配重翻修探討

鐘聲剛

（中國民用航空飛行學院，四川 廣漢618307）

0 引言

配重是多曲柄航空活塞發(fā)動機曲軸組件的重要部件之一，其主要功能是通過自身的擺動來消除發(fā)動機運轉(zhuǎn)時曲軸系的扭轉(zhuǎn)振動。一旦失效，會導(dǎo)致發(fā)動機內(nèi)部嚴重受損，嚴重時發(fā)動機立即停車。曲軸配重通常為圓弧形合金鋼金屬塊，其常見安裝方式是通過滾柱、擋片及卡圈固定曲軸的安裝凸耳上[1]。某型六缸航空活塞發(fā)動機曲軸配重的典型安裝連接如圖1所示。

圖1 典型航空活塞發(fā)動機曲軸配重安裝示意

配重的翻修是一個高風險的技術(shù)活，在翻修前必須收集廠家相關(guān)的適航性技術(shù)資料，認真研讀、消化吸收后才能進行具體的翻修。圖1的型航空活塞發(fā)動機配重翻修有關(guān)的技術(shù)資料主要有表1所列文獻組成。目前國內(nèi)還沒有其他機構(gòu)對航空活塞發(fā)動機曲軸配重進行正式翻修，配重翻修中目視檢查和磁粉探傷等常規(guī)的修理方法和發(fā)動機其他核心部件如連桿、曲軸等的此類修理方法類似，本文不再論述，重點論述配重修理方法中的核心部分——襯套的拆裝、磨削與驗收檢查。

表1 配重翻修技術(shù)資料清單

1 修理方法

1.1 襯套的拆裝

配重襯套在使用過程會發(fā)生不同程度的磨損，會使其孔徑變大，變化的孔徑會改變配重的擺動半徑，進而改變其原始設(shè)定的擺動頻率，降低消除扭轉(zhuǎn)振動能力。故為了恢復(fù)配重的功能，配重翻修時，襯套為強制更換件[2]。如圖2所示為使用專用的工具進行襯套的拆裝。

圖2 配重襯套的拆裝

1.1.1 襯套的拆卸

（1）先將配重襯套拆裝專用工具底座平放在手壓床的工作臺上，然后在配重凹槽內(nèi)安裝合適厚度的控制墊塊，并使用滾花定位螺釘固定配重與墊塊，隨后將裝好墊塊的配重側(cè)平放在底座上，使配重側(cè)面垂直于手壓床的擠壓芯軸，最后使用壓床的芯軸和襯套拆裝壓桿從配重的一側(cè)壓出兩襯套[3]，見圖2。

（2）翻轉(zhuǎn)配重用同樣的方法壓出配重另一側(cè)剩余的兩襯套。

1.1.2 襯套的安裝

在進行襯套安裝前必須檢查其安裝孔的狀況及幾何尺寸，孔壁必須光滑無任何壓痕、劃傷及剝落等缺陷，至少在互成90°方向上測量其孔徑必須符合廠家規(guī)定的尺寸。為了便于記錄檢測數(shù)據(jù)，對配重襯套安裝孔進行如下標記識別。將配重正常放置平臺上，如圖3。配重件號一面面對工作者，規(guī)定前面下部對應(yīng)的直邊為#1直邊，后面對應(yīng)的直邊為#2直邊，左邊對應(yīng)的襯套孔為#1襯套孔，右邊對應(yīng)的襯套孔為#2襯套孔，如此配重上4個襯套安裝孔就可依次標記為 B11、B12、B21、B22。

圖3 襯套安裝孔的標記識別

（1）與襯套拆卸相同的方式擺放專用工具，不同的是，此處應(yīng)使用形狀略有不同的控制墊塊，襯套安裝墊塊為一實心款（與留有襯套退出空洞的拆卸墊塊不同）。

（2）選取正確件號的襯套，先將一襯套平整的預(yù)壓進安裝孔，確保襯套中心線與擠壓芯軸中心線重合后，使用壓床的芯軸和襯套拆裝壓桿緩慢壓入襯套，直到襯套初始進入安裝孔那一端與控制墊塊接觸為止，重復(fù)同樣的步驟壓入同側(cè)的另一襯套。

（3）翻轉(zhuǎn)配重，翻轉(zhuǎn)時注意保護控制墊塊，確?？刂茐|塊不從配重中脫出，用前述同樣的方法壓入另一側(cè)的兩襯套。

1.2 襯套的磨削

為了達到標準的孔徑及潤滑油膜均勻的附著，新安裝的襯套必須進行精密磨削，可按如下方法在內(nèi)圓磨床上完成此項工作。

（1）先在內(nèi)圓磨床上組裝配重磨削夾具，如圖4所示。隨后在磨床前端平臺上固定杠桿表的磁性底座，裝入合適分度值的表頭，將表頭探針與待磨襯套下端內(nèi)壁接觸，預(yù)壓緊至合適位置使得杠桿表指針能有一定的活動范圍，手動旋轉(zhuǎn)夾具并觀察杠桿表的跳動量，根據(jù)需要通過木質(zhì)榔頭輕敲配重或調(diào)節(jié)矩形定位塊的松緊程度，使配重可以根據(jù)需要上下、左右輕微移動，從而調(diào)節(jié)待磨襯套孔中心軸與旋轉(zhuǎn)軸盡可能同軸，校準襯套孔中心線與旋轉(zhuǎn)軸中心線的對中度必須在規(guī)定范圍之內(nèi)。

圖4 配重襯套的磨削

（2）在確定對中度滿足要求后，首先擰緊前面內(nèi)六方螺釘以使配重前面內(nèi)壁與夾具緊密貼合，如前述手動旋轉(zhuǎn)夾具，檢查待磨襯套的對中度有無偏移，如對中度符合上述要求，繼續(xù)下一步，如超差，重復(fù)步驟1，直至對中度符合要求為止。

（3）磨削前測量待磨襯套內(nèi)徑，通過與標準孔徑對比判定大致磨削量，選用能夠滿足襯套磨削表面粗糙度的磨削頭（油石粒度通常為300目以上），隨后運行內(nèi)圓磨床，將一側(cè)同軸兩襯套孔磨削至規(guī)定尺寸。

（4）拆卸并翻轉(zhuǎn)配重，重復(fù)前面的步驟，將配重另一側(cè)的兩襯套磨削至規(guī)定孔徑。

2 驗收檢查

修理后的配重需進行磁粉探傷、平衡性檢查、孔徑測量、襯套中心高及襯套平垂度等一系列的驗收檢查，以判定修理后配重的適航性。這些檢查中襯套平垂度檢查相對復(fù)雜，以下重點進行相關(guān)論述（其他檢查相對簡單，不一一論述）。

2.1 襯套平垂度檢查原理

配重水平放置時（如圖5所示），左右兩邊前后襯套中心線分別與水平面的平行程度為平行度、中心線與垂直平面的平行程度為垂直度。檢測時分別以檢測裝置的水平面和垂直面為基準，在每組襯套內(nèi)安裝標準的測量銷釘，借助杠桿表測量銷釘兩端的最高點，兩點之間的差值即為每組襯套中心線與基準面的平行度。

圖5 襯套平垂度檢測原理示意圖

2.2 襯套平垂度檢查方法

將檢測裝置水平基準面平放在水平臺上，選擇合適的墊塊（與磨削時選擇一樣），用固定螺釘將配重正確固定（配重的底部直邊及其開槽的一內(nèi)表面為定位面）在檢測裝置上（面對紙面，配重件號一面朝左，如圖6所示），隨后安裝測量銷釘。先用杠桿表以水平基準面為起點測量一銷釘左端（面對紙面）的最高點，記錄下數(shù)值P1，隨后水平轉(zhuǎn)動檢測裝置，測量該銷釘右端的最高點，記錄下數(shù)值P2，P1-P2的差值的絕對值即為該銷釘對應(yīng)襯套組水平方向與基準面的平行程度，用同樣的方法可測量出另一組襯套的平行度。

將檢測裝置水平基準面翻轉(zhuǎn)90°放置，即使其水平基準面位于垂直方向、垂直基準面位于水平方向，用前面測平行度同樣的方法即可測量出襯套的垂直度。

圖6 襯套水平度測量

3 結(jié)束語

依據(jù)以上方式，公司的維修機構(gòu)編寫了相應(yīng)的該型航空活塞發(fā)動機曲軸配重翻修工藝、工作單并建立配重的實際維修能力。截止目前，該維修機構(gòu)按此工藝、工作單的標準已累計翻修配重約100件，所翻修的配重全部投入發(fā)動機翻修使用.使用這些配重翻修的發(fā)動機現(xiàn)已累計使用10萬小時，從未出現(xiàn)因翻修配重失效導(dǎo)致的機械故障。這表明按本文探討的方法翻修的配重不僅質(zhì)量好而且安全可靠。