飛機機輪軸承通用一體化維護裝置設計

李傳良

（空軍工程大學航空機務士官學校，河南 信陽 464000）

飛機機輪軸承一般為滾棒軸承，是支撐機輪高速旋轉的核心部件。為確保軸承轉動良好，需定期或根據需要對其進行清洗，并加注潤滑脂。目前，對機輪軸承的維護普遍采用人工刷洗、晾（吹）干、人工加注潤滑脂的作業方式，存在以下問題：（1）清洗過程中毛刷容易掉毛，且不易清洗徹底；（2）潤滑脂由人工加注，會造成涂抹不均勻；（3）作業過程中，維護人員不能帶手套，洗滌汽油和寒冷天氣會造成手部損傷；（4）作業時間較長（大約15 min），工作效率低下。基于此，本文研究設計了一種集清洗、干燥、潤滑脂加注為一體的通用裝置，滿足了不同型號的機輪軸承維護需求，顯著提高了工作效率。

1 主要工作方式

1.1 清洗方式

決定清洗效果的核心指標是殘留物，表1是幾種常用的清洗方式清洗效果的對比[1-3]。

表1 不同清洗方式清洗效果對比

從表1中可以看出，超聲波清洗是目前所有清洗方法中清洗效果最好的，高壓水射式和人工刷洗式次之。但是，超聲波式清洗設備成本高、設備占地面積大、維護困難、需專業人員操作等，不適合一線維護使用；吹式、浸潤式、蒸汽式三種清洗方式效果較差，不符合工作要求。

高壓水射式清洗方式是一種通過噴嘴把加有壓力的清洗液噴射出來沖擊軸承表面廢舊潤滑脂及雜質的清洗方式。這種方式既靠清洗液的化學能，又附加清洗液的沖刷動能，來清除軸承表面的污物。高壓水射式清洗方式在清洗潔凈度方面沒有超聲波式高，但能完全滿足維護工作需要，且其承載設備輕巧、操作簡單，適合一線維護使用。因此，該一體化裝置采用高壓水射式清洗方式。

1.2 干燥方式

軸承干燥是依靠干燥介質的傳熱和軸承中吸附著的清洗液汽化并向熱介質中擴散這兩個過程來實現的，這兩個工作過程的進行速度如何直接影響干燥速度的快慢[4]。需要考慮以下三點：

（1）干燥介質的溫度越高，與軸承的溫差越大，則傳熱量多，干燥速度增快。但被干燥物是潔凈的滾動軸承，含有一定能燃燒的清洗液，所以干燥介質的溫度不能太高。

（2）干燥介質的流速越高，對流傳熱量越大，能不斷地更換由于干燥過程而使溫度增高的干燥介質。

（3）干燥介質的相對濕度越低，清洗液汽化越快，干燥速度也越快。要求冷干燥介質進入干燥換熱之前，進行必要的凈化除塵處理。

在現有的高壓力風干、紅外烘干、高溫風干等干燥方式中，紅外烘干方式成本較高，因此，該一體化裝置選用高壓風干和高溫風干相結合的可控溫高壓風干方式。

2 一體化裝置組成

設計的一體化裝置由供風裝置、一體化工作腔、清洗液箱三大部分組成，如圖1所示。供風裝置負責提供溫度和壓力可調的壓縮氣；一體化工作腔是本裝置的核心部件，為清洗、干燥、潤滑脂加注各過程提供工作場所；清洗液箱完成清洗液的供給和回收。

圖1 一體化裝置組成圖

2.1 供風裝置

供風裝置有空氣過濾器、鼓風機、繼電控制部分。空氣過濾器對進入鼓風機的空氣進行過濾；鼓風機是供風裝置的動力元件，對空氣進行壓縮后對一體化工作腔輸出；繼電控制部分實現對供風溫度和壓力的調節。

2.2 清洗液箱

清洗液箱由箱體、溫控裝置、液位指示器、加（放）液口、供（回）液管組成，可實現清洗液溫度控制、液位指示、清洗液供給和回收等功能。

箱體有凈液箱和濁液箱兩部分，以充分利用清洗液。濁液箱回收清洗液并為初洗供液，凈液箱存放干凈清洗液并為精洗供液。溫控裝置包括溫控開關、測溫元件、加溫管，在凈液箱和濁液箱分別放入一組加熱管和感溫元件。為了提髙軸承的淸洗效果，在淸洗工作前和清洗工作中適當給清洗液加溫并保持，加溫的時間和溫度由溫控開關控制。液位指示器與凈液箱相通，可以指示箱內液位高低。加（放）液口用來放入干凈的清洗液和放出廢棄的清洗液。供（回）液管是清洗液流出和流回的通道，供液管與噴頭相連，回液管與廢液（氣）口相連。在回液管中設置了過濾濾芯，用來過濾掉體積較大的雜質，避免損傷軸承。

2.3 一體化工作腔

一體化工作腔分為上、下兩部分，兩者之間通過活動銷釘與鎖扣聯接，在結合部位裝有密封圈。當需要放取軸承或其他工作時，打開鎖扣，扳動工作腔上部圍繞活動銷釘轉動180°.

（1）上部工作腔

上部工作腔安裝有圓錐形可調噴頭、導軌、可調柵式蓋板、齒輪、注脂搖把。圓錐形可調噴頭位于工作腔上方中央，與外部進液（氣）管連接。導軌位于腔體兩側內壁上，導軌上端與可調噴頭留有一定間隙，保證不影響噴頭的調節；下端盡可能靠近底部，方便潤滑脂加注。可調柵式蓋板固定在導軌內的齒輪上，外部注脂搖把通過傳動軸與齒輪相連，搖動搖把可以使齒輪帶動可調柵式蓋板在導軌內上下移動。見圖2.

圖2 可調柵式蓋板結構圖

可調柵式蓋板是潤滑脂加注的主要工作部件，由傳動連桿、可調柵片、傳動軸套、傳動軸、注脂搖把、柵片調節開關、加強筋組成，用來將潤滑脂擠壓進軸承內。

關閉調節開關，傳動軸套向前伸出，帶動傳動拉桿向外擴張，把可調柵片壓緊在框架上。此時處于關閉狀態，在擠壓潤滑脂時柵片結合緊密、無縫隙。

打開調節開關，傳動軸套向后縮回，帶動傳動拉桿向內收攏，把可調柵片拉至與框架相互垂直的位置。此時處于打開狀態，不影響清洗液（氣）噴出后對被清洗軸承進行沖擊。

（2）下部工作腔

下部工作腔安裝有聯軸器、針形噴頭、廢液（氣）出口、潤滑脂溢出孔。針形噴頭位于腔體左側中部位置，專門用來沖擊軸承側部；聯軸器位于腔體底部中央，是軸承的固定裝置，可滿足不同直徑的軸承的固定；底部左側為廢液（氣）出口，右側為潤滑脂溢出孔。

聯軸器由漲緊器和叉形傳動桿兩部分組成，如圖3所示。漲緊器可分為調整螺帽、漲緊卡齒、尾部，調整螺帽裝在在兩個漲緊卡齒中間，通過對它旋進或旋出可以調大或調小齒距，滿足不同直徑的軸承的固定。叉形傳動桿可分為叉形件與搖把，叉形傳動桿頭部凹槽卡在漲緊器尾部橫桿上，搖動搖把就可轉動聯軸器，解決清洗初期由于廢舊潤滑脂與磨屑等雜質結合較緊密，單靠高溫高壓清洗液的沖擊無法使軸承轉動的問題。

圖3 聯軸器結構圖

3 工作流程及核心性能試驗

該一體化裝置的工作流程如圖4所示。

圖4 工作流程圖

對于該裝置而言，其核心性能是軸承清洗效果、潤滑脂加注效果、清洗后的風干效果，為檢驗核心性能，按照以上設計思路和工作原理，研制了圖5、6所示的人工操縱的簡化裝置，驗證核心設計內容的可行性。該簡化裝置同樣利用虹吸裝置的高壓水射式方式清洗軸承，清洗液從虹吸裝置噴嘴噴出，通過進液（氣）口噴入工作腔，帶動軸承高速旋轉，清洗軸承，清洗后的廢液和廢脂從排液（氣）口排出。利用噴嘴噴出的高壓氣體風干清洗后的軸承。利用注脂手柄擠壓工作腔上部的潤滑脂，從而給軸承加注潤滑脂。

圖5 簡化裝置圖

圖6 簡化裝置三維圖

按照工作流程進行清洗、風干、加注潤滑脂的操縱。單步操作時，清洗時間1 min后，從排液（氣）口排出清潔清洗液，軸承清洗徹底；風干15 s，軸承滾道及表面無清洗液；轉動注脂手柄20 s后，有連續潤滑脂從溢出孔（小孔）溢出，潤滑脂加注均勻。

4 結束語

飛機機輪軸承清洗、干燥、潤滑脂加注通用一體化裝置具有清洗潔凈度髙、注脂能力強、操作簡單、安全可靠、適用于各型飛機機輪軸承等特點，對減少地面維護時間，提高飛機的可用度具有十分重要的作用，具有很大的軍事和經濟意義。