某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承故障分析與處理

陳朝剛

摘? 要：航空發(fā)動(dòng)機(jī)代表著一個(gè)國(guó)家的頂尖工業(yè)水平，同時(shí)也是飛機(jī)的動(dòng)力核心。現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)是極其復(fù)雜的，其內(nèi)部任何一個(gè)構(gòu)件出現(xiàn)問題都將影響到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出性能。軸承是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零部件，其主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的支撐和旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)是極其惡劣的，高溫和振動(dòng)都將對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的使用壽命和使用性能產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響。文章以某航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例，就該型航空發(fā)動(dòng)機(jī)所出現(xiàn)的止推軸承故障進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī);止推軸承;故障;分析處理

Abstract： The aero-engine represents the top industrial level of a country， and it is also the power core of the aircraft. The structure of modern aero-engine is extremely complex， and problems with any of its internal components will affect the output performance of aero-engine. Bearing is an important part of aero-engine， which is mainly used for internal structure support and rotary transmission of aero-engine. The working condition of aero-engine is extremely bad， high temperature and vibration will have a very serious impact on the service life and performance of aero-engine bearings. Taking an aero-engine as an example， this paper analyzes and expounds the faults of thrust bearings in this type of aero-engine.

前言

軸承在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)揮著極為重要的作用，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸承工作環(huán)境極為惡劣，導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸承發(fā)生故障的幾率極高。航空發(fā)動(dòng)機(jī)中軸承出現(xiàn)的故障種類繁多，其中較為常見的故障主要有軸承滾道磨損、點(diǎn)蝕、劃傷、滾動(dòng)體掉落及保持架斷裂等。航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障將會(huì)導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)、斷軸、抱軸等問題，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車的重大安全故障。為保障飛行安全，需要積極做好航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障的分析與處理，本文結(jié)合某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)如何做好航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承的故障分析與處理進(jìn)行了說(shuō)明。

1 某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承的故障現(xiàn)象

在對(duì)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)做日常外場(chǎng)滑油光譜檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)滑油中的Fe、Cr元素的含量遠(yuǎn)超過了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，但是在磁性金屬檢測(cè)環(huán)節(jié)并未發(fā)現(xiàn)大量的金屬屑，且并未發(fā)現(xiàn)明顯的異常現(xiàn)象，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油濾裝置進(jìn)行深度檢查，發(fā)現(xiàn)油濾中含有較多的金屬屑，從而影響了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。通過對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行拆解，發(fā)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子軸承輔助列軸承保持架出現(xiàn)嚴(yán)重的問題（磨損、斷裂），軸承滾珠磨損嚴(yán)重并伴隨著一部分滾珠的掉落，軸承周邊有大量金屬碎末，軸承其他部分并未發(fā)現(xiàn)明顯異常。而后對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修記錄進(jìn)行檢查，以往記錄中并未對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障有所記錄，定期對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查中也并未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

2 某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障分析

2.1 某航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承結(jié)構(gòu)

某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子所使用的軸承采用的是止推滾珠軸承，軸承內(nèi)滾珠由主列和輔列兩部分所組成，軸承主列和輔列分布在同一軸承內(nèi)圈上，該止推軸承內(nèi)圈與中介軸相連，軸承的壓緊和固定采用的是花鍵螺母1和杯型墊圈， 軸承的外圈靠壓在高壓轉(zhuǎn)子后軸的內(nèi)圓柱面上，將軸承的主列靠壓在內(nèi)圓柱面上， 在軸承的調(diào)整固定上采用的是花鍵螺母2與預(yù)緊彈簧相結(jié)合的方式來(lái)為軸承的輔助列提供合適的軸向力，施加在軸承輔助列上的軸向預(yù)緊力相后再次傳遞到軸承的主列中，從而使得軸承主列能夠以合適的運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，避免因受力不當(dāng)而發(fā)生打滑問題，提高軸承內(nèi)外圈、保持列和滾珠的使用壽命。某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

2.2 某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承受力分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速極高，軸承轉(zhuǎn)動(dòng)過程中將受到軸向和徑向兩方面的作用力，其中軸向作用力對(duì)于軸承的影響破壞較大。該型航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中如其高壓轉(zhuǎn)速在最高轉(zhuǎn)速的83%以內(nèi)時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承將會(huì)承受來(lái)自于主列外側(cè)的前向力，軸承保持架將長(zhǎng)期承受一個(gè)后向的作用力，在調(diào)節(jié)預(yù)緊彈簧時(shí)需要將預(yù)緊軸向力調(diào)節(jié)到稍大于軸承所承受的前向軸向力，保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承承受一個(gè)后向的作用力，將壓縮彈簧壓縮至最大的壓縮狀態(tài)。而當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓轉(zhuǎn)速超過最高轉(zhuǎn)速的83%時(shí)，其將承受一個(gè)后向的作用力，為確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承滾珠主列能夠獲得一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)，需要將壓縮彈簧的預(yù)緊壓力調(diào)至最小壓縮狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承保持架的受力平衡。

2.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承的故障現(xiàn)象

在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸承進(jìn)行外觀檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)止推軸承內(nèi)圈顏色較深呈烏青色，止推軸承主列外圈與滾珠顏色明亮，并無(wú)明顯異常。止推軸承主列保持架內(nèi)側(cè)呈現(xiàn)出明顯額擠壓摩擦痕跡，從而意味著止推軸承長(zhǎng)期承受著后向的軸向力。而后，再對(duì)止推軸承輔助列進(jìn)行外觀檢測(cè)，輔助列外圈有明顯的磨損痕跡，內(nèi)圈滾道有金屬剝落、爬坡現(xiàn)象，滾道側(cè)邊有明顯的擠壓卷邊現(xiàn)象，同時(shí)在止推軸承內(nèi)圈滾道上有明顯的擠壓和劃痕。輔助列的滾珠磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重的甚至有一些滾珠已無(wú)法保持圓形。