RB211-535E4發動機高壓定位軸承傳動軸組件跳動量超標排故方案

■ 卓爵/北京飛機維修工程有限公司

1 RB211-535E4發動機高壓定位軸承傳動軸組件的結構特點

RB211-535E4發動機高壓定位軸承傳動軸組件位于33號中介機匣單元體內，通過18個螺栓以端齒方式與高壓壓氣機三級盤之間進行聯接。該組件由4個主要零件組成，分別是滑油封嚴、傳動軸、高壓定位軸承和100T傳動傘齒輪（見圖1)。根據手冊要求，在組裝前要測量傳動軸，調整隔圈和滑油封嚴的端面跳動量，然后加熱滑油封嚴、高壓定位軸承、調整隔圈和100T傳動傘齒輪至要求的相應溫度后，按順序分別安裝到傳動軸上。組裝完成后，待傳動軸組件冷卻到室溫，使用模擬三級盤工裝測量其端面和徑向跳動量，若出現跳動量超標則需要返工。

圖1 高壓定位軸承傳動軸組件

2 高壓定位軸承傳動軸組件跳動量超標的后果

高壓定位軸承傳動軸作為非壽命零件，經常會由于使用時間過長而在一定程度上產生變形，而這種程度的變形無法通過肉眼察覺，手冊也沒有給出相關的檢查或修理參考。因此，該故障通常在故障檢測環節會被忽略并順利通過。但是，由于已變形的高壓定位軸承傳動軸在裝配環節跳動量測量不合格，所以必須重新經過分解、調整對接位置和裝配的流程，進而耽誤發動機的維修周期。甚至有時在多次返工失敗后迫于維修周期壓力，對于不合格的零件通常采用成套更換的方式予以解決，一方面產生了高額的航材成本，另一方面由于航材訂貨周期原因導致整個修理進度再次延期。RB211-535E4型發動機采用三轉子結構，尤其對高壓系統的N3振動極為敏感。高壓定位軸承傳動軸組件作為高壓系統重要組成部分，一旦超標就會造成發動機因為N3振動超標，無法滿足試車要求。

3 高壓定位軸承傳動軸組件跳動量超標原因分析

返工分解該組件到零件狀態，用多點測量法分別測量各個零件配合面的平面度可以發現，滑油封嚴的上下兩個配合面和傳動軸與滑油封嚴配合的端面平面度較差。因此，解決組件跳動量超標的關鍵是解決這兩個零件如何配合的問題，即涉及直線裝配問題。

圖2 直線裝配原理

圖3 帶端齒的氣動平臺

根據直線裝配原理（見圖2)，轉子是兩個高點大小相同并相互配合使用的零件。其中，狀態①是兩個獨立轉子組裝前的狀態；狀態②是按照兩個獨立轉子位置不考慮方向直接組裝，使轉子的中心線發生偏離，造成轉子的重心偏離，組裝后整個組件的累積不平衡量將大于各個獨立轉子的不平衡量；狀態③是將兩個轉子調整到最佳位置進行組裝，使中心線對齊，組裝后的組件無不平衡力產生。狀態③的對接方式可以看作一個轉子接合面的最低點與另一個轉子的最高點相連，這是理想中的最佳情況，在實際修理過程中轉子的高點標記應盡可能的與對接轉子的低點標記靠近，或者與另一個零件的高點相對。

此外，由于零件長時間使用會產生變形，因此按照手冊要求僅測量端面是不夠的，還應引入徑向測量。

4 高壓定位軸承傳動軸組件跳動量超標解決方案

4.1 使用帶端齒的氣動平臺通用原則

1)在使用帶端齒的氣動平臺（見圖3)前使用丙酮和刷子對平臺表面和工裝端齒進行必要的清潔。

2)對于工裝的端齒部分進行逐個檢查，必要時可使用放大鏡。確保無遺留物，接觸面無損傷。

3)在測量之前校驗工裝直徑和端面的跳動量，使其滿足手冊要求（不超過0.005mm)。若超標則需修正基座重新測量。

4.2 測量傳動軸跳動量以確定高點

多次的失敗教訓使我們意識到，僅測量傳動軸端面的跳動量是不夠的。受傳動軸使用過程中多種原因影響，軸的橢圓度會增加，極端條件下徑向比軸向的變化更加嚴重。

通過不斷摸索，總結出如下傳動軸的測量方法：將傳動軸坐合到帶端齒的氣動平臺上，調整好測量儀的指針，根據手冊“關于方向的說明”調整通道方向和標記方向（徑向為“+”，端面為“-”)。參考手冊中高壓定位軸承傳動軸組件跳動量的測量方法，分別測量單獨傳動軸零件上周向均分的8個點的軸向和徑向（詳見圖4)跳動量并記錄數據。在測量過程中至少測量8等分上的9個點，且第一個點和最后一個點必須一致，若不一致則必須重新讀數，直至一致，如此操作是為了保證測量的準確性。調整180°，重復上述方法再次測量，以消除工裝誤差。將均勻分布的8個點調轉180°得到前后的端面和徑向四組數值，利用VX33軟件的03 MODULE CURVIC 程序計算此傳動軸的高點位置和數值。

圖4 傳動軸標記位置

圖5 VX33測量數據

4.3 測量滑油封嚴跳動量

理論上滑油封嚴也存在端面和徑向兩個方向的接觸面，但由于徑向面積太小且沒有可供參考的測量方法和工具，所以只能考慮端面方向跳動量的測量，具體方法如下。

圖6 滑油封嚴標記位置

首先，檢查滑油封嚴前端面5E（見圖5)的平面度，最好在密閉的小黑屋中進行測量。然后，將滑油封嚴放在平臺上（如三坐標平臺)，使前端面接觸平臺，由內向外用手電照射滑油封嚴前端面與平臺接觸的地方，同時轉動封嚴，檢查是否透光，若無透光現象則可進行下一步測量，若存在透光現象，無論透光程度是否嚴重，都需進行研磨（推薦使用研磨機研磨)，研磨時間由不平度決定。為了去除高點，應研磨與檢查交替進行，盡量減少研磨時間，并將其作為之后測量的基準面。

確?；鶞拭嫫矫娑群细窈缶涂梢蚤_始測量后端面的跳動量。以研磨并檢查完畢的滑油封嚴前端面5E為基準，將其放在平臺上（可以使用平臺精度較高的磨床或者銑床)，用精度為0.001mm或0.002mm的測量表測量后端面6E的高度，記錄最高點和最低點，若存在多個高點或低點時，需記錄對應數據。分析數據趨勢，計算最高點和最低點之間的差值以掌握整個零件的狀態。

滑油封嚴與驅動軸配合端面的硬面層相比材質偏軟，易發生擠壓變形。如果出現“橋”面（即存在著高點對面是高點，低點對面是低面的情況)則應打磨掉其中一個高點，使零件的表面呈現一個單調的斜面狀態，并且高點和低點的差值應與傳動軸的差值相符。可以使用自制工裝進行打磨，用研磨膏涂抹高點區域并在該區域用力研磨。若打磨量較大可以使用油石，但需注意打磨和測量應相互配合，避免過度打磨。

4.4 傳動軸與滑油封嚴對接位置的選擇

在掌握了傳動軸和滑油封嚴兩個零件的具體情況后，依據前文所述的對接方法進行對接（見圖6)，即在滿足零件呈單調斜面的情況下，一個零件的高點與另外一個零件的低點對接或者兩個零件的高點盡可能相對。

5 總結

隨著RB211-535E4發動機使用時間的不斷延長，老齡化問題將愈發嚴重，零件變形等非常規損傷問題接連出現，嚴重困擾著維修單位和工程技術人員，如何靈活地運用測量方法掌握這些問題零件的真實情況，并進行準確的調整使其到達可用狀態、滿足裝配要求，是維修企業面臨的一大難題。本文中的方案經過在多臺發動機上的驗證，已經在一定程度上證明了其有效性，能使大部份變形的傳動軸恢復至可用狀態。據初步測算，使用該方法每臺次發動機修理可節約21萬元航材成本，填補了手冊關于該組件測量超標后如何修理的空白，對于避免N3振動問題和保證發動機維修周期起到了重要作用。

[1]PN: E-535E4-6RR RB211-535E4 ENGINE MANUAL[S].

[2]RB211-535E4 OIN No: 129 Rolls-Royce OVERHAUL INFORMATION NOTICE[S].