某型發(fā)動(dòng)機(jī)加力三角安裝座間隙偏小故障分析

■ 夏海波 徐成方 俞振華 蔡元鋼/襄陽(yáng)航泰動(dòng)力機(jī)器廠

0 引言

加力三角安裝座（簡(jiǎn)稱三角安裝座）是用于固定加力燃油泵到加力總管的燃油進(jìn)油管與加力燃油總管之間的盤式連接件。為了防止三角安裝座發(fā)生漏油故障，裝配時(shí)要進(jìn)行嚴(yán)格控制，不僅要對(duì)固定螺栓進(jìn)行力矩控制，對(duì)間隙也有嚴(yán)格要求，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中三角安裝座的間隙經(jīng)常出現(xiàn)不合格情況。技術(shù)文件規(guī)定三角安裝座的間隙為3.0～4.00mm，某型發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)該位置處間隙小于3.00mm。

1 故障描述

在廠內(nèi)進(jìn)行外部管路裝配時(shí)，發(fā)現(xiàn)1號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)三角安裝座間隙為2.25mm，2號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)三角安裝座間隙為2.35mm，均小于技術(shù)文件要求。

2 原因分析

2.1 裝配關(guān)系分析

如圖1所示，加力燃油管路的連接是通過螺栓（3件）將導(dǎo)管（1件）、卡環(huán)（2個(gè)半環(huán)）、接頭（1件）、后三角安裝座（1件）等連接在一起的，其中，導(dǎo)管與后三角安裝座的間隙為3.0～4.0mm，半環(huán)安裝于接頭上，用于調(diào)節(jié)導(dǎo)管與后三角安裝座的間隙。加力燃油導(dǎo)管連接處的密封通過導(dǎo)管的內(nèi)球面和接頭的球面以面接觸的方法保證。

圖1 裝配關(guān)系圖

2.2 故障統(tǒng)計(jì)

梳理三角安裝座間隙不合格情況，2018年共發(fā)生15起，均屬于間隙小于規(guī)定值，不合格的間隙一般分布在2.4～2.8mm間。

2.3 故障機(jī)理分析

三角安裝座管路連接部位的面接觸質(zhì)量直接影響管路連接的密封質(zhì)量，影響導(dǎo)管連接處密封的因素有安裝間隙值和三處的間隙差值。在實(shí)際裝配時(shí)，三處的間隙差值可通過改進(jìn)螺栓擰緊順序進(jìn)行調(diào)整，但三角安裝座安裝間隙不好控制，原因是發(fā)動(dòng)機(jī)使用一個(gè)壽命周期后間隙變小，超差規(guī)定的下限值。影響三角安裝座間隙的因素有以下幾方面：一是導(dǎo)管的內(nèi)錐面與擴(kuò)散器安裝球頭在工作一段時(shí)間后發(fā)生磨損，導(dǎo)管內(nèi)錐面相對(duì)球頭工作面發(fā)生下移，間隙變小；二是后三角安裝座的槽內(nèi)發(fā)生磨損，槽深變大，相對(duì)于導(dǎo)管的位置發(fā)生上移，間隙變小；三是卡環(huán)發(fā)生磨損，厚度變小，三角安裝座的位置相對(duì)導(dǎo)管發(fā)生上移，間隙變小。

2.4 建立故障樹

針對(duì)三角安裝座間隙不合格中間隙小于規(guī)定值進(jìn)行分析，建立故障樹，如圖2所示。

圖2 三角安裝座間隙小于規(guī)定值的故障樹

2.5 小結(jié)

對(duì)照故障樹，對(duì)內(nèi)錐面磨損情況、三角安裝座安裝面及安裝槽、卡環(huán)工作面及安裝關(guān)系、裝配方法進(jìn)行逐一排查，確認(rèn)間隙變小的主要原因是發(fā)動(dòng)機(jī)在使用一定時(shí)間后機(jī)件老化，加力管接頭和導(dǎo)管在擰緊力的作用下內(nèi)錐面發(fā)生磨損（見圖 3），使三角安裝座間隙減小。

圖3 磨損的導(dǎo)管

另外，由于半環(huán)和三角安裝發(fā)生磨損使半環(huán)的厚度變薄，三角安裝座的安裝槽的深度變深，也造成間隙變小（見圖4）。

圖4 卡環(huán)和安裝座卡槽對(duì)照?qǐng)D

3 制定排故措施

通過以上分析，對(duì)三角安裝座間隙小故障制定以下兩項(xiàng)排故措施：一是不改變結(jié)構(gòu)，依次更換后三角安裝座、半環(huán)和導(dǎo)管，逐一驗(yàn)證后三角安裝座間隙是否合格；二是改變相關(guān)組件的結(jié)構(gòu)，首先更改半環(huán)圖樣，增加組別，將半環(huán)尺寸增加為4mm、4.5mm兩個(gè)組別并進(jìn)行試車驗(yàn)證，然后針對(duì)導(dǎo)管內(nèi)錐面磨損進(jìn)行研究，更換內(nèi)錐面頭部，修復(fù)導(dǎo)管內(nèi)錐面磨損，最終實(shí)現(xiàn)間隙合格。

3.1 間隙不合格排除方法

在不改變結(jié)果的情況下，統(tǒng)計(jì)20臺(tái)次發(fā)動(dòng)機(jī)三角安裝座安裝槽的深度，后三角安裝座的尺寸不同；對(duì)卡槽進(jìn)行測(cè)量（見表1），發(fā)現(xiàn)存放卡槽的厚度為3mm、3.5mm，查閱卡環(huán)圖樣有兩組尺寸，分別是3.0mm和3.5mm。

表1 卡環(huán)和卡槽實(shí)測(cè)對(duì)照表

針對(duì)三角安裝座的間隙值小于規(guī)定值，初步確定了排故措施：第一步，分下導(dǎo)管與三角安裝座，更換為加厚的半環(huán)，檢查間隙是否合格；第二步，如不合格，更換三角安裝座，選擇深度較小的；第三步，如果采取兩項(xiàng)措施后均未排除故障，更換導(dǎo)管。

如采取以上三步措施后故障仍未排除，計(jì)劃從兩方面開展研究：研究三角安裝座的更換，通過模擬裝配，選擇配合較好的三角安裝座進(jìn)行更換；針對(duì)半環(huán)的厚度增加組別，通過增加半環(huán)厚度來提高配合間隙。

3.2 更換后三角安裝座

3.2.1 后三角安裝座頭部去除

1）先分離故障通向加力總管的燃油進(jìn)油管的三角安裝座，從四面加熱釬焊連接部位，將燃油進(jìn)油管從三角安裝座內(nèi)脫焊取出，用銼刀或刮刀清除殘余釬料，清除時(shí)不允許損傷主體材料；

2）去除故障三角安裝座，更換合格三角安裝座；

3）對(duì)照同型號(hào)燃油進(jìn)油管重新組合；

4）將組合好的燃油進(jìn)油管重新釬焊焊接；

5）釬焊前將待焊部位及周圍20mm內(nèi)用刮刀刮至露出金屬光澤，并用脫脂棉蘸無(wú)水乙醇將待焊處清洗干凈，無(wú)油污、銹蝕、裂紋、毛刺等，保證組合以及焊接要求；

6）釬焊后應(yīng)在4 h內(nèi)清除釬焊部位表面殘留焊劑（必要時(shí)送熱表進(jìn)行清除），防止殘留焊劑腐蝕導(dǎo)管；

7）為了更好地實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管的三角安裝座更換的目的，可先使用報(bào)廢導(dǎo)管進(jìn)行三角安裝座去除試驗(yàn)。

3.2.2 保證焊接質(zhì)量

按制造廠的企標(biāo)Q/3B578《金屬導(dǎo)管焊接質(zhì)量檢驗(yàn)》進(jìn)行檢查，保證焊接質(zhì)量。釬焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)要求為：

1）所有焊縫均應(yīng)100%用目視或不大于10倍放大鏡進(jìn)行外觀檢驗(yàn)；

2）釬焊縫表面應(yīng)為均勻的、圓滑的轉(zhuǎn)接；焊縫表面應(yīng)光滑、平整；

3）導(dǎo)管直徑不大于16mm，允許存在兩個(gè)間隔距離不小于5mm、直徑不大于0.5mm的表面氣孔；

4）導(dǎo)管直徑不大于16mm，允許存在總面積不大于2mm2的表面疏松；

5）直通三通管的釬焊縫深度應(yīng)不小于2.0mm。在釬焊縫深度內(nèi)允許存在氣孔、夾渣等缺陷，但避開缺陷應(yīng)有一條無(wú)缺陷的、連續(xù)的、封閉的“曲線帶”寬（釬焊深度），允許分別比上述規(guī)定小1.0mm；

6）不允許有釬焊縫裂紋和被焊主體材料裂紋；

7）釬焊導(dǎo)管主體材料不應(yīng)有咬邊、燒穿；

8）焊接缺陷的排除：

a.釬焊導(dǎo)管如有咬邊、燒穿、主體材料裂紋、管壁減薄的情況，該導(dǎo)管應(yīng)報(bào)廢；

b.釬焊縫表面不光滑、表面氣孔、表面疏松、表面裂紋、焊瘤等缺陷允許用打磨法或補(bǔ)焊法排除。打磨時(shí)不允許損傷主體材料；

c.釬焊縫內(nèi)部超標(biāo)的缺陷（氣孔或未焊上等）允許用補(bǔ)焊法排除。補(bǔ)焊前應(yīng)將釬焊縫圓角打磨去除，打磨時(shí)不允許損傷主體材料；

d.同一導(dǎo)管同一焊接處允許補(bǔ)焊二次。更換的導(dǎo)管或接頭的焊接計(jì)入補(bǔ)焊次數(shù)；

e.補(bǔ)焊時(shí)用的填料與焊接時(shí)用的填料相同，也可用焊接性能更好的填料。補(bǔ)焊時(shí)允許不加填料。補(bǔ)焊后的焊縫按原檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.2.3 X光檢驗(yàn)

進(jìn)行X光檢驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)管按兩個(gè)互相垂直的方向或互成一定角度的兩個(gè)方向透視每一條焊縫。對(duì)所有補(bǔ)焊的導(dǎo)管焊縫進(jìn)行X光檢驗(yàn)。

3.2.4 液壓試驗(yàn)

對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行液壓試驗(yàn)，焊縫不允許有滲油或漏油缺陷。

3.3 增加半環(huán)組別

為了進(jìn)一步研究后三角安裝座間隙不合格排除方法，對(duì)于原厚度為3.0mm和3.5mm組別的卡環(huán)，將組別增至4.0mm、4.5mm的厚度。通過采取此措施，能有效解決部分發(fā)動(dòng)機(jī)后三角安裝座間隙不合格的故障。

4 故障預(yù)防措施

為了預(yù)防三角安裝座裝配后發(fā)生磨損，建議在裝配時(shí)按以下要求進(jìn)行控制：

1）裝配前檢查導(dǎo)管的三角接頭錐面、擴(kuò)散器上的加力燃油管接頭球面有無(wú)碰傷、變形，復(fù)查加力燃油管接頭在擴(kuò)散器上的凸出量應(yīng)不小于20mm；

2）裝配時(shí)先進(jìn)行假裝。用手?jǐn)Q緊導(dǎo)管連接螺帽直到接觸為止，檢查上下安裝座相對(duì)位置的偏移尺寸，三角形各邊相對(duì)位置的偏移量不超過6mm；

3）放上球形墊圈，用手?jǐn)Q上安裝座固定螺栓，并擰緊直到錐面與球面接觸為止；

4）從接觸面開始均勻地并按次序地?cái)Q螺栓二至三個(gè)棱面，再擰松；

5）嚴(yán)禁用擰松或擰緊安裝座的固定螺栓來保證間隙和間隙差。