某型發(fā)動(dòng)機(jī)石墨件碰傷故障分析

某型發(fā)動(dòng)機(jī)石墨件碰傷故障分析

王錦邦杜紅喜摘要：某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中經(jīng)常出現(xiàn)石墨件碰傷故障，嚴(yán)重影響了航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的密封性。本文對(duì)該型發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中涉及的因素進(jìn)行分析，確定了故障原因，制定了改進(jìn)措施，可預(yù)防同類故障的發(fā)生。關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；石墨件；碰傷Keywords：aero-engine；graphitecomponent；bruise1故障情況某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配風(fēng)扇組合件時(shí)，需在三級(jí)機(jī)匣殼體處安裝4件導(dǎo)銷，使用吊具吊起風(fēng)扇組合件，調(diào)整電動(dòng)行車使風(fēng)扇組合件對(duì)正安裝位置，緩慢落下風(fēng)扇組合件。實(shí)際裝配過程中，受風(fēng)扇組合件與二支點(diǎn)支撐組件配合處間隙較小、風(fēng)扇組合件未對(duì)正以及操作者技能等因素影響，容易發(fā)生二支點(diǎn)支撐組件內(nèi)No.2支點(diǎn)石墨件碰傷故障，如圖1所示。2原因分析裝配風(fēng)扇組合件時(shí)，軸頸組合件上No.2支點(diǎn)內(nèi)環(huán)、保持架及滾棒是先通過No.2支點(diǎn)石墨件位置，之后No.2支點(diǎn)跑道再通過No.2支點(diǎn)石墨件位置，如圖2所示。二支點(diǎn)支撐組件上No.2支點(diǎn)石墨件與No.2支點(diǎn)軸承內(nèi)環(huán)及滾棒間的裝配間隙約為3.07mm。在吊裝風(fēng)扇組合件時(shí)，若風(fēng)扇組合件與核心機(jī)未對(duì)正，或吊裝過程中發(fā)生晃動(dòng)，滾棒易與No.2支點(diǎn)石墨件產(chǎn)生碰撞。風(fēng)扇組合件上No.2支點(diǎn)跑道與石墨件間配合間隙為0～0.065mm。No.2支點(diǎn)跑道前端有4mm×20°倒角，No.2支點(diǎn)跑道剛接觸No.2支點(diǎn)石墨件時(shí)，該處裝配間隙為2.74～2.805mm。No.2支點(diǎn)跑道接觸石墨件前先通過壓環(huán)組件，壓環(huán)組件與No.2支點(diǎn)跑道的裝配間隙為0.5～0.544mm。由于壓環(huán)組件對(duì)No.2支點(diǎn)密封跑道的定心作用，以及No.2支點(diǎn)跑道前端4mm×20°倒角的引導(dǎo)作用，No.2支點(diǎn)跑道不易與石墨件發(fā)生碰撞。通過上述分析可知，No.2支點(diǎn)石墨件碰傷的故障原因?yàn)椋貉b配間隙小，裝配過程中No.2支點(diǎn)軸承滾棒與No.2支點(diǎn)石墨件產(chǎn)生觸碰，導(dǎo)致No.2支點(diǎn)石墨件出現(xiàn)損傷。3改進(jìn)措施1）控制No.2石墨件的同心度No.2支點(diǎn)石墨件由5個(gè)相同扇形段按順序組成，按標(biāo)記的順序號(hào)裝配。石墨件與密封座組件、周向彈簧、彈簧等組裝成No.2圓周密封裝置（見圖3），在彈簧和周向彈簧的作用下，存在一定的軸向、徑向活動(dòng)量。針對(duì)該情況，考慮各特征面尺寸及裝配間隙等因素，制作了專用的檢驗(yàn)芯棒，以保證石墨件ΦB面相對(duì)No.2圓周密封裝置ΦA(chǔ)面的同心度≯0.05mm。2）控制安裝滾棒及保持架的No.2軸承內(nèi)環(huán)外徑裝配風(fēng)扇組合件時(shí)，需將No.2軸承滾棒置于軸承內(nèi)環(huán)工作位置，但在電動(dòng)行車運(yùn)行時(shí)，風(fēng)扇組合件會(huì)有輕微的抖動(dòng)，此時(shí)滾棒容易脫出保持架工作位置，使對(duì)稱滾棒位置外徑變大，與石墨件間裝配間隙變小，導(dǎo)致該處產(chǎn)生碰磨。針對(duì)滾棒脫出保持架的問題，采取在滾棒及保持架表面涂抹932低溫航空潤(rùn)滑脂的方式進(jìn)行固定。該方法既可以起到固定滾棒作用，也能在裝配過程中起到潤(rùn)滑作用，而且不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，使用該方法可將滾棒固定牢靠，經(jīng)測(cè)量，對(duì)稱滾棒位置外徑尺寸達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。3）重新設(shè)計(jì)風(fēng)扇導(dǎo)具原工藝使用4件導(dǎo)銷進(jìn)行風(fēng)扇組合件引導(dǎo)安裝，引導(dǎo)效果較差，未達(dá)到預(yù)期的效果。因此，設(shè)計(jì)了全新的風(fēng)扇組合件導(dǎo)具。從發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)考慮，風(fēng)扇組合件安裝后發(fā)動(dòng)機(jī)中前部形成閉合腔，無(wú)法進(jìn)行風(fēng)扇導(dǎo)具的分解，故風(fēng)扇導(dǎo)具需從發(fā)動(dòng)機(jī)后部裝入。對(duì)核心機(jī)部分主要零件的產(chǎn)品圖紙進(jìn)行研究，分析相關(guān)零件尺寸、加工精度、裝配關(guān)系等因素，選取高壓壓氣機(jī)前軸頸內(nèi)側(cè)柱面及No.4支點(diǎn)軸承作為徑向定位基準(zhǔn)，以主燃燒室后安裝邊作為軸向定位基準(zhǔn)，以風(fēng)扇后軸頸柱面作為引導(dǎo)面，引導(dǎo)風(fēng)扇組合件裝配。考慮不同批次發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的差異以及裝配工藝No.4支點(diǎn)軸承內(nèi)環(huán)需要，導(dǎo)具前段設(shè)計(jì)為可拆卸結(jié)構(gòu)，同時(shí)軸向設(shè)計(jì)有3mm的活動(dòng)量。根據(jù)轉(zhuǎn)靜子高度、各特征面尺寸及裝配間隙因素，確定風(fēng)扇導(dǎo)具的最終尺寸。其中，起導(dǎo)向作用的柱面粗糙度為Ra0.8，相對(duì)于基準(zhǔn)面的同心度為0.05mm和0.10mm。對(duì)設(shè)計(jì)的風(fēng)扇導(dǎo)具進(jìn)行CAD仿真裝配試驗(yàn)（見圖4），以進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的驗(yàn)證，糾正設(shè)計(jì)不足之處。驗(yàn)證結(jié)果表明，定位基準(zhǔn)選擇正確，配合參數(shù)設(shè)計(jì)合理，滿足風(fēng)扇組合件裝配使用。No.2支點(diǎn)軸承與石墨件的理論裝配間隙為3.07mm，風(fēng)扇導(dǎo)具前端引導(dǎo)面的同心度為0.10mm，與風(fēng)扇后軸頸配合間隙為0.15～0.25mm。為保證裝配過程中不發(fā)生石墨件碰傷故障，預(yù)留間隙1.5mm，因此，風(fēng)扇轉(zhuǎn)子徑向活動(dòng)量應(yīng)不大于1mm。圖5所示為風(fēng)扇導(dǎo)具安裝后情況。為驗(yàn)證風(fēng)扇導(dǎo)具的定位效果，在風(fēng)扇組合件后軸頸柱面進(jìn)入風(fēng)扇導(dǎo)具引導(dǎo)面后，檢查風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的徑向活動(dòng)量。經(jīng)測(cè)量，使用風(fēng)扇導(dǎo)具定位后，風(fēng)扇轉(zhuǎn)子徑向活動(dòng)量為0.10～0.25mm，滿足設(shè)計(jì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子徑向活動(dòng)量不大于1mm的目標(biāo)。經(jīng)過多臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇組合件裝配，裝配情況正常，裝配后吊起風(fēng)扇組合件檢查No.2支點(diǎn)石墨件，石墨件完好。4結(jié)束語(yǔ)對(duì)該型發(fā)動(dòng)機(jī)石墨件碰傷故障原因進(jìn)行分析，得出碰傷原因?yàn)闄C(jī)件裝配時(shí)不同心，特別是原有導(dǎo)銷只能保證靜子機(jī)匣之間同心，無(wú)法保證風(fēng)扇轉(zhuǎn)子與靜子機(jī)匣同心。因此重新設(shè)計(jì)風(fēng)扇裝配導(dǎo)