某型發(fā)動(dòng)機(jī)噴口控制泵漏油量超標(biāo)故障分析及改進(jìn)措施

楊立波 王磊

摘要：對某型發(fā)動(dòng)機(jī)噴口控制泵漏油量超標(biāo)故障進(jìn)行綜合分析，確定了故障原因，并制定了相應(yīng)的改進(jìn)措施，達(dá)到預(yù)防此類故障再次發(fā)生的目的。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī);噴口控制泵;漏油;改進(jìn)

1.故障描述

外場使用中檢查滑油箱油位，發(fā)現(xiàn)滑油消耗量大。滑油箱油量不足，將導(dǎo)致噴口控制系統(tǒng)不能正常工作，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。

經(jīng)過分析、排查，發(fā)現(xiàn)噴口控制泵（見圖1）漏油量超標(biāo)。技術(shù)要求噴口控制泵的漏油量不允許超過lOml/h。因此對此故障情況進(jìn)行分析研究。

2.原因分析

2.1故障機(jī)理

噴口控制泵漏油量超標(biāo)故障是由于噴口控制泵泵蓋中密封組件不密封造成的，密封結(jié)構(gòu)見圖2。漏油密封分為兩種形式，一種為石墨端面密封，石墨密封環(huán)與高速旋轉(zhuǎn)的尾軸套筒之間建立油膜面隔斷油流，使內(nèi)部的滑油不向外流;另一種為O型密封圈的軸向密封，該組件中共有5個(gè)密封圈，使滑油不向外流出。

2.2故障樹

根據(jù)產(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)，分析影響故障發(fā)生的因素，列出漏油原因故障樹，如圖3所示。

2.3故障分析

通過故障樹分析，明確了產(chǎn)生故障的影響因素，逐個(gè)進(jìn)行分析排查，具體分析如下。

1）工作介質(zhì)污染度不符合要求

如果工作介質(zhì)的污染度不符合要求，會(huì)加劇產(chǎn)品內(nèi)部零件的磨損，產(chǎn)品在長時(shí)間的工作中，油液中的雜質(zhì)和產(chǎn)品內(nèi)部磨損的雜質(zhì)會(huì)破壞石墨密封面，進(jìn)而打破油膜的平衡，導(dǎo)致產(chǎn)品漏油量超標(biāo)。雜質(zhì)也可能滲入O型密封圈的邊緣，影響其密封性，導(dǎo)致漏油。

2）彈簧彈力衰減

彈簧的作用是使石墨密封組件與尾軸套筒的密封面緊密貼合，保證石墨端面的密封性。但產(chǎn)品長時(shí)間工作后，可能出現(xiàn)彈簧性能的衰減，導(dǎo)致石墨密封組件與尾軸套筒貼合不嚴(yán)，使密封失效，造成漏油量超標(biāo)。分別對3臺(tái)漏油量超標(biāo)的噴口控制泵彈簧進(jìn)行計(jì)量，計(jì)量結(jié)果基本合格，彈力最大衰減1.22N，此彈簧力的略微降低不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品漏油。

3）石墨材料性能差

石墨密封環(huán)為碳石墨材料，其材料的性能對石墨材料性能起到至關(guān)重要的作用。如果材料性能較差，磨損后會(huì)出現(xiàn)掉快、磨損不均勻等現(xiàn)象，造成漏油。通過對外購的石墨材料進(jìn)行檢測，性能滿足驗(yàn)收指標(biāo)要求。

4）石墨浸漬性能差

噴口控制泵的工作轉(zhuǎn)速為3680r/min，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，對石墨的耐磨性提出了很高的要求。如果石墨的耐磨差，磨損后脫落的材料會(huì)覆蓋在油膜層上，導(dǎo)致漏油量超標(biāo)。

因漏油量超標(biāo)故障返廠的噴口控制泵大部分的工作時(shí)間為300～500h，分解了數(shù)臺(tái)故障泵后發(fā)現(xiàn)，確實(shí)存在異常磨損現(xiàn)象，通過更換或返修石墨密封環(huán)解決了此故障。為此，對漏油超標(biāo)泵中的石墨材料進(jìn)行金相檢查（見圖4、圖5）。結(jié)果表明，國產(chǎn)石墨材料表面的浸銅成片狀，且所占表面面積較高，而英國產(chǎn)石墨材料的浸銅成絮狀，其在表面分布均勻。這是國產(chǎn)材料與英產(chǎn)材料的一個(gè)重要區(qū)別。浸銅不均勻就會(huì)造成石墨密封面不耐磨、易磨損，從而導(dǎo)致石墨端面密封處密封不嚴(yán)，漏油量超標(biāo)。

5）石墨組件、尾軸套筒零件問題

石墨密封組件、尾軸套筒的密封面設(shè)計(jì)要求有嚴(yán)格的形位公差、平面度和光潔度。石墨組件與尾軸套筒在工作時(shí)是動(dòng)密封，如果石墨密封組件和尾軸套筒零件在形位公差、平面度和光潔度上達(dá)不到圖紙要求，工作中易導(dǎo)致密封面漏油，從而使噴口控制泵的漏油量超標(biāo)。

6）密封圈壓縮率偏小

噴口控制泵中有五種密封圈進(jìn)行密封，其中任一種密封圈的壓縮量小，就有可能導(dǎo)致密封不良，造成泄漏，使產(chǎn)品漏油量超標(biāo)。

通過計(jì)算，有兩種密封圈的壓縮量為8.3%，而設(shè)計(jì)資料要求的靜密封最小壓縮量在11%以上。在漏油超標(biāo)排故試驗(yàn)中，對兩臺(tái)產(chǎn)品的石墨環(huán)、尾軸套筒、O型密封圈等零件進(jìn)行清洗后，漏油量仍超標(biāo)，更換密封圈后，故障排除。

7）密封圈老化

產(chǎn)品長時(shí)間工作后，可能引起密封圈老化、彈力減弱，導(dǎo)致密封失效，引起漏油。

密封圈工作溫度為40℃～150℃，此材料在另一成熟型發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用較多，因此排除密封圈老化導(dǎo)致漏油的可能。

3原因確定

經(jīng)過上述分析，噴口控制泵漏油量超標(biāo)故障的主要原因有四個(gè)方面。

1）國產(chǎn)石墨材料的浸漬性差，使石墨材料耐磨性差，導(dǎo)致噴口控制泵在外場使用一段時(shí)間后出現(xiàn)漏油量超標(biāo)故障。

2）密封圈壓縮量偏小，造成密封失效。

3）油液污染度不符合要求，產(chǎn)品內(nèi)部雜質(zhì)進(jìn)入石墨密封處，破壞了油膜的平衡，導(dǎo)致密封性能降低，使漏油量超標(biāo)。

4）石墨組件、尾軸套筒的平面度和光潔度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致漏油量超標(biāo)。

4改進(jìn)措施

1）改用英國產(chǎn)石墨材料MY3DA

將國產(chǎn)石墨材料改為英國產(chǎn)石墨材料，解決了石墨耐磨性差問題。對此，制造廠開展了對MY3DA石墨材料的考核驗(yàn)證工作，分別進(jìn)行了廠內(nèi)質(zhì)量驗(yàn)證試驗(yàn)和隨發(fā)動(dòng)機(jī)考核試車，最終，MY3DA材料通過了試驗(yàn)考核和材料評審，應(yīng)用于噴口控制泵中。

2）改進(jìn)密封圈壓縮量

由于產(chǎn)品有兩種密封圈的最小壓縮量偏小，為此縮小密封圈槽尺寸，從而增大了密封圈的壓縮量。兩種密封圈的最小壓縮量由原來的8.3%增大到11%。

3）修理中對油液污染度進(jìn)行控制

在噴口控制泵的修理中，嚴(yán)格按照規(guī)定控制油液污染度。

4）提高密封零件修理要求

為了提高密封組件的可靠性，將尾軸套筒密封面的平面度提高到0.003mm，將石墨密封環(huán)的平面度提高到0.002mm，石墨密封組件外圓的表面粗糙度應(yīng)為Ra0.2μm，如圖6所示。