某型發動機調速器轉速擺動故障分析與研究

■ 陳琳 張瑩松/襄陽航泰動力機器廠

某型飛機飛行過程中，收推油門或飛行條件發生變化時，出現轉速低于平穩轉速2%，且轉速調整時間大于6s仍未達到調速器平衡轉速的情況，即調速器出現轉速擺動故障，本文對此進行分析與研究。

1 故障原因及機理分析

某型發動機調速器屬離心式轉速調節器，其構成如圖1所示，以離心塊作為敏感元件，感受發動機的轉速變化，并將其轉速變化量轉化為相應的分油活門的位移，再通過分油襯套的液壓功率放大功能改變螺旋槳的槳距，來保證發動機的轉速恒定。

分油機構如圖2所示，通過分析得知遮蓋量大小將影響調節速度快慢，包括分油襯筒與分油活門遮蓋量及分油襯筒與分油襯套遮蓋量。經查閱相關資料，當彈簧壓量改變0.05mm時，發動機平衡轉速的改變為40～45rpm。平衡轉速的偏移量改變分油活門與分油襯筒位移，通過油壓的作用進行轉速調節：遮蓋量大，調速器調整平衡轉速滯后多；遮蓋量小，調速量小，調速器調整平衡轉速滯后少。

圖1 調速器殼體組件

根據原設計圖紙的要求，分油襯筒凸臺尺寸為6.150mm，兩排油孔直徑為Φ5.5mm，兩排孔距離尺寸為0.5±0.05mm。分油襯筒凸臺與分油襯套排油孔遮蓋量尺寸為0.002～0.2mm，相當于發動機轉速有1.6～100rpm的空行程范圍，調速器調節品質分散性大，易導致部分調速器不能在±40rpm的轉速調節范圍內感受油壓的變化，不能及時變換大距油路出油的狀態，造成轉速擺動超過產品指標要求。

圖2 分油機構示意圖

2 改進措施

針對以上故障原因及機理的分析，制定了以下改進措施。

1）優化分油襯套與分油襯筒遮蓋量，提高調速器調節品質

依據分油襯套與分油襯筒0.002～0.08mm的遮蓋量要求及制造廠的設計圖樣，將分油襯套Φ5.5mm尺寸更改為Φ5.5mm，0.5±0.05mm尺寸更改為0.5m m，如圖3所示。在修理過程中，將分油襯筒凸臺尺寸6.15mm尺寸加嚴控制為6.15mm。

通過計算可得：更改后分油襯套兩排油孔之間最大距離為6.098mm，最小距離為6.04mm，分油襯筒凸臺最大尺寸為6.12mm，最小尺寸為6.1mm。由此，二者之間最小遮蓋量為6.1-6.098=0.002mm，最大遮蓋量為6.12-6.04=0.08mm，滿足分油襯筒與分油襯套遮蓋量0.002～0.08mm的要求。

2） 研究在調速器殼體上更換新結構分油襯套的工藝方法

通過研究，制定以下工藝流程：分解舊襯套——研Φ34mm底孔——粗沖洗——沖洗質量檢查——計量新品分油襯套——壓套——研磨分油襯套——超聲波清洗——精沖洗——沖洗質量檢查——檢驗。

3） 帶臺階活門襯套的研磨

圖3 改進后分油襯套

分油襯套既與分油活門配合，又與分油襯筒配合，二者配合面要求跳動不大于0.01mm。為了保證研磨后二者跳動要求，在研磨過程中，先用單孔研磨的鑄鐵研磨棒將Φ22mm孔尺寸進行粗研，以消除襯套在壓配合過程中產生的擠壓變形，然后采用同心度研磨工裝，以Φ22mm研磨套導向定位，研磨Φ9mm孔，很好地保證了兩孔跳動要求。最后采用夾布膠布研磨棒加入煤油對Φ9mm和Φ22mm內孔進行精研拋光，以保證分油襯套研磨后的表面粗糙度要求。

如圖4所示，分油襯筒內孔與分油活門配合，外圓與分油襯套Φ22mm內孔配合，兩孔同心度要求不大于0.01mm，在修磨中為了保證精度要求，通過設經驗值K=1/5000-1/1000（其中K為孔徑變化量與工件軸向位移量之比），設計制造了微錐心棒。該錐度采用1∶2000的錐度比，修磨時先以微錐心棒兩頂尖孔定位固緊在外圓磨床上，檢查分油襯筒Φ22mm外圓及K面跳動，跳動均不允許大于0.005mm后磨修K面，保證尺寸6.15mm。

5） 活門銳邊的控制

對于分油襯套內孔銳邊的控制，用工業內窺鏡檢查，襯套內不應有劃傷，銳邊不應有飛邊、毛刺。

圖4 分油襯筒

對于分油襯筒凸臺銳邊的控制，采用非接觸式光學測量儀，在放大不小于50倍的情況下檢查，銳邊不應有飛邊、毛刺。

3 試驗及驗證

為了保證更換分油襯套的調速器的工作可靠性，進行了以下考核驗證工作。

1） 對首臺更換分油襯套的調速器性能調試合格后，進行工廠試車。在發動機臺架上，當發動機工作在規定的滑油溫度內，發動機從最大轉速回到平衡轉速的時間不超過6秒。

2） 在試驗器上，對首臺更換分油襯套的調速器進行60小時試驗考核，檢驗調速器更換分油襯套后在長期工作中零組件的磨損程度，以及調速器技術參數的穩定性。

經過試驗器性能數據的錄取情況檢查，對長試后分解的精密偶件進行目視檢查、微分計量、油液污染度等檢查，均無異常，各項性能指標及參數滿足修理技術要求。

4 結束語

通過采取上述技術措施，修理合格后的某型發動機在廠內試驗器的試驗、工廠試車以及外場使用均滿足規定的技術指標，性能穩定，未出現轉速擺動現象，充分驗證了此項研究的成效，達到了研究改進的預期目標。