航空发动机轴承故障问题探究范文

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《航天员》2011年第2期

摘要：某航空发动机在生产过程中重复出现了轴承故障。为降低轴承的故障率，我们开展了对轴承故障问题的研究。将生产过程中常见轴承故障分为3类：轴承表面划伤、磕伤故障；轴承锈蚀故障；轴承试车后压坑、麻点故障。本文介绍这3类故障的形貌特点，为轴承故障的分析提供一定的思路；分析3类轴承故障产生的原因，针对性制定防护措施，达到降低轴承故障率的目标，减少经济损失，提高外场发动机使用可靠性。

关键词：航空发动机；轴承故障；防护措施

某航空发动机在生产过程中重复性地出现轴承故障问题。轴承故障问题的发生，既增加发动机的质量成本、带来因轴承报废造成的额外工作费用，又耽误了发动机的交付进度，降低发动机及轴承外场使用的可靠性。因此，有效降低轴承故障发生率非常重要。

1.常见轴承故障种类

将近些年生产过程中的轴承故障问题汇总梳理，根据轴承常见故障形貌特点将某航空发动机的轴承故障种类分为以下3类：轴承表面划伤、磕伤故障；轴承锈蚀故障；轴承试车后压坑、麻点故障。

（1）轴承表面划伤、磕伤故障轴承跑道出现异物拖动造成的规则性轴向长条划伤，一般伴有滚动体出现轴向旋转划伤出现，严重时具有一定深度。

（2）轴承锈蚀故障轴承跑道、滚动体表面形成坑状锈蚀或面积较大的浅表性腐蚀，锈蚀故障形貌一般呈点状或片状。

（3）轴承试车后压坑、麻点故障轴承压坑故障形貌一般为圆形凹坑，有集中发生特性，会出现大压坑边缘有小压坑的现象；麻点故障形貌为黑色细小点状凹坑，直径一般在0.2mm以下，有扩散发生特性，表面抛修后成纵深形分支状扩散。

2.轴承故障原因分析

经过资料的查阅比对，结合发动机结构特点，分析3类轴承故障的原因。

（1）轴承表面划伤、磕伤故障原因分析某航空发动机的轴承一般采用分体轴承，在装配过程中合套，而由于轴承的游隙非常小，在轴承装配过程中滚棒没有收到位，会造成轴承划伤；在大组件装配过程中的同轴度未对正，会造成轴承划伤；在轴承测量过程中，一些表面尖锐的测具与轴承工作面接触时，会造成轴承工作面划伤；另外，在轴承装配、保管过程中，也有可能与外物接触、磕碰，会造成轴承表面磕伤。

（2）锈蚀故障原因分析轴承材料属高碳钢，材料与水汽接触极易产生锈蚀现象，主要产生原因有如下两种。①日常轴承防锈管理存在问题。存放过程中轴承被空气氧化，产生锈蚀。②人手上汗液中含有水分与盐，在搬运或装配的过程中，若人手出汗或沾有非中性辅助材料时，接触轴承会发生电离反应，加速氧化作用，产生锈蚀。轴承的锈蚀故障一般在夏天湿度大时较严重。

（3）轴承试车后压坑、麻点故障原因分析结合发动机结构特点，产生轴承压坑、麻点故障的原因主要有锈蚀和异物压伤。①锈蚀当轴承发生锈蚀时，若未及时处理保持锈蚀状态，会导致锈蚀加深，形成麻点故障；若轻微锈蚀的轴承继续工作也会导致锈蚀处扩散形成麻点故障，一般此类麻点向轴承基体方向有较深的纵向延展。②异物压伤某型号航空发动机由于滑油系统的特点，可能在滑油系统中存在黑色异物，导致轴承工作时被压伤。黑色异物来源分为以下6类。

（a）封严面磨损掉落某型号航空发动机封严结构大部分采用的是空气封严，密封面为蜂窝或涂层，在工作中存在磨损脱落现象。蜂窝表面由电火花加工形成，存在金属材料融化后形成的颗粒与金属氧化物；涂层为金属或金属化合物粉末构成，磨损掉落后的脱落物硬度较高。

（b）空气系统的异物某型号航空发动机的部分空气系统机件，如导向叶片，在加工过程中使用吹沙工艺，砂粒容易形成残留。

（c）涂层加工过程切屑残留为保证封严环的同轴度，三支点、五支点轴承封严环为组合后加工，加工时虽然采取了一定的保护措施，但由于结构限制，涂层切屑易残留在滑油腔中。

（d）导管中存在砂粒导管加工过程折弯时采取填充物方式保持导管材料延展不产生局部凹下。12mm以下直径的导管采用灌入松香的方式，12mm以上直径的导管采用灌入砂子的方式。灌入砂子的导管在管路折弯后形成了部分区域有静电吸附作用，吸附少量沙子。导管加工完成后被静电吸附的沙子不易清除，进入滑油系统会造成轴承压伤。在管路与接头焊接后表面焊道处理时，采用砂纸打磨的方式也很容易造成砂纸中的金刚砂残留，而这部分金刚砂表面含有粘接剂，很难清除，容易造成管路内含有砂粒。

（e）机件内壁表面氧化物脱落也会造成滑油系统出现异物。

（f）轴承等机件存放、运输或装配过程中，有微小多余物掉落或空气中的大颗粒物吸附在机件表面，未及时清除。

3.轴承防护措施的制定

根据故障产生的原因，针对轴承表面划伤、磕伤故障，轴承锈蚀故障和轴承试车后压坑、麻点故障进行了相关控制工作。

（1）轴承表面划伤、磕伤故障防护为避免轴承表面划伤、磕伤故障的发生，在装配流程及轴承检测上尽量减少拆、合套的过程。对员工进行实际操作培训，提高员工轴承装配经验。在装配合套的过程中遇到卡滞情况不强行装配，将轴承轻轻旋转，使轴承内外套趋于平行，减少轴承的损伤程度；在轴承装配时，采用润滑脂将滚棒收起到位，避免装配过程中滚棒卡伤轴承；上部装配的部件与下部发动机均要用水平尺确定水平状态，在轴承将要接触时，下落速度要慢，采用手动吊装滑轮，便于明显感知装配状态。将与轴承配合的工装材料更换为环氧树脂，避免与轴承接触时划伤轴承。派制专用工装，专人管理轴承及与轴承相关的工装。

（2）轴承锈蚀故障防护日常轴承采取真空包装存放，避免原始包装不能完全实现与空气隔离。真空包装困难的已装配在组件上的轴承油封后尽量采取塑料袋包装，并放置防潮砂，确保小环境的空气干燥。在组件上放置时间较长的组件规定半年为期限，超过半年则将轴承分解进行油封管理。轴承操作过程中，工人必须带防汗的一次性绢布手套，有效地防护手上汗液对轴承的影响，同时一次性手套的使用还可以有效的避免二次污染。

（3）轴承试车后压坑、麻点故障防护加强对轴承锈蚀的防护，发现轴承出现锈蚀后及时处理，避免锈蚀扩大形成麻点故障。控制滑油系统清洁度，加强对油品清洁度等级的控制；对涉及轴承腔及滑油系统流路的机件进行充分冲洗，将残留在成附件壳体死腔内的机加残留金属屑冲洗干净；在装配或装配后运输发动机过程中，用堵头、堵盖或防尘罩隔离发动机与外界环境，避免在发动机试车过程中，有残留金属屑、沙粒等异物进入轴承腔内。

结语

对近些年生产过程中某航空发动机轴承故障问题的汇总梳理，明确了其常见的轴承故障种类。通过轴承故障原因分析，从轴承的入厂、存放、装配、运输和与轴承故障问题相关机件的清洗环节入手，针对性提出对策，进行某航空发动机轴承故障发生的防控。一方面，这些对策可为其他型号航空发动机的轴承故障防控做参考；另一方面，我们也要认知到，这些措施并不能全面杜绝某型号航空发动机轴承故障的发生，针对某型号航空发动机轴承故障防控措施仍然需要认真研究，任重而道远。

参考文献

[1]钟华.轴承失效原因及改善策略[J].黑龙江科学，2014，5（8）：251.

[2]郭占兵，杨志.某发动机轴承失效分析[J].山东工业技术，2014（11）：26，32.

[3]张松林，肖建平，何丹.某型发动机3号支点轴承失效故障综合分析[R].中国贵州贵阳，2013.

作者：张晗；郭桃都；韩大禹；金少博 单位：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司