某型航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試車的滑油壓力擺動(dòng)故障分析

劉興龍 周克家

（1、95988 部隊(duì)，吉林 長春130000 2、95935 部隊(duì)，黑龍江 哈爾濱150111）

近幾年現(xiàn)代軍事科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜?；钊l(fā)動(dòng)機(jī)長期處于高溫，嚴(yán)苛的環(huán)境下工作，無法保證在運(yùn)行過程中不會(huì)出現(xiàn)故障，所以在監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的情況下應(yīng)對其采取合理的診斷措施。較為常見的發(fā)動(dòng)機(jī)故障就是滑油壓力擺動(dòng)故障，對整個(gè)系統(tǒng)有著非常關(guān)鍵得到影響。

1 滑油系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)

在軍事航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，滑油系統(tǒng)能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)合理的滑油循環(huán)，使滑油可以有效傳輸，避免零部件表面過度摩擦，提升零部件的使用壽命。可以為一些受到熱量較大的部件進(jìn)行散熱。其次，軍事航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油還可以當(dāng)作螺旋槳調(diào)速變距的介質(zhì)。在一般情況下，基于軍事航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的特征可以使用壓力潤滑，噴射潤滑和其余潤滑方式進(jìn)行零件潤滑，還可以為其配備相應(yīng)的傳感器，對滑油系統(tǒng)內(nèi)部溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，使滑油系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行[1]?；钊l(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部滑油循環(huán)路線主要從滑油泵進(jìn)入后通過活門，隨后流入滑油油濾內(nèi)，進(jìn)入到活塞發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)環(huán)節(jié)，最后經(jīng)過蓋上調(diào)速器將其注入調(diào)速器傳動(dòng)盒中。而調(diào)速器滑油在流入油濾之后還會(huì)分成多個(gè)油路進(jìn)入到搖臂室，轉(zhuǎn)動(dòng)件和螺旋槳控制油路內(nèi)，如圖1。

圖1 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

表1 金屬對滑油的氧化影響

2 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試車滑油壓力擺動(dòng)故障

以某軍事航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)為例，對其臺架試車進(jìn)行驗(yàn)收，在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速超出1300 轉(zhuǎn)/min 的時(shí)候，內(nèi)部滑油壓力表指針會(huì)處于3-5.5kgf/cm3，而發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速表數(shù)值在50 轉(zhuǎn)/min 上下波動(dòng)，在活塞發(fā)動(dòng)機(jī)間歇的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)變距的聲響[2]。對其原因進(jìn)行深入分析，主要是因?yàn)榛钊l(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力及其轉(zhuǎn)速擺動(dòng)應(yīng)該符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能應(yīng)滿足參數(shù)要求，進(jìn)而使工作趨于穩(wěn)定?；蛪毫?yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相互協(xié)調(diào)，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行的過程中，可以使滑油壓力及其轉(zhuǎn)速更加穩(wěn)定，受到滑油壓力影響，若其中存在一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)變化，那么也會(huì)對其他性能產(chǎn)生影響?；诋?dāng)下臺架試車實(shí)際運(yùn)行中滑油壓力，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，還伴隨螺旋槳自動(dòng)變距故障的情況，導(dǎo)致滑油壓力擺動(dòng)的因素主要包括滑油泵自身故障，調(diào)速器內(nèi)部故障，前機(jī)匣滑油路故障及槳軸襯套漲圈磨損程度較高等，此外，金屬也會(huì)影響滑油泵內(nèi)的滑油氧化情況，如表1。

2.1 滑油泵與進(jìn)出口壓力之間的關(guān)系

滑油泵進(jìn)出口壓力可以使用R1和R2表示，這時(shí)滑油泵出口至滑油壓力傳感器內(nèi)部的路線以△R 表示，因此這時(shí)滑油壓力R0表示為：R0=R2-△R，△R 作為滑油流量Q0，滑油運(yùn)動(dòng)速度V及流動(dòng)阻力Ψ 的函數(shù)，那么這時(shí)△R 可以表示為△R=f1（Q0，V，Ψ），其中滑油流量Q0屬于滑油泵內(nèi)部實(shí)際供油量和調(diào)壓活門Qsj和Qty的差，Q0=Qsj-Qty。

2.2 滑油泵故障

滑油泵可以加速滑油流動(dòng)，為活塞發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行提供支持，保證滑油動(dòng)力。某活塞發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部滑油泵的構(gòu)成部分主要分為增壓室，齒谷和吸油室，該活塞發(fā)動(dòng)機(jī)滑油泵在附件機(jī)匣內(nèi)安裝。在發(fā)動(dòng)機(jī)作業(yè)的時(shí)候，會(huì)是導(dǎo)致活塞發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部曲軸齒輪經(jīng)過傳動(dòng)齒輪的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)滑油泵轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)主動(dòng)齒輪還可以推動(dòng)油泵殼體內(nèi)的齒輪朝著反方向運(yùn)動(dòng)。在油泵進(jìn)口處的齒輪，滑油泵安裝面與殼體能夠形成一個(gè)密閉空間，而這一空間就是增壓室。在滑油泵工作的時(shí)候，會(huì)使吸油室內(nèi)一些滑油順著齒輪旋轉(zhuǎn)帶走，導(dǎo)致內(nèi)部壓力逐漸降低，這時(shí)滑油會(huì)從收油池內(nèi)進(jìn)入吸油室內(nèi)，與齒輪旋轉(zhuǎn)方向一致，直至轉(zhuǎn)動(dòng)到出口處，實(shí)現(xiàn)齒輪咬合。使滑油從齒輪凹陷處擠壓到出口，滑油壓力得到提升，主要是由于滑油在排出的時(shí)候因?yàn)樽枇?dǎo)致。

2.3 調(diào)速器問題

調(diào)速器主要分為齒輪式滑油泵，活塞離心式調(diào)速結(jié)構(gòu)，調(diào)壓閥門和操控結(jié)構(gòu)。在實(shí)際工作的過程中可以通過對調(diào)速器進(jìn)行合理調(diào)節(jié)對滑油壓力進(jìn)行控制，這時(shí)離心式調(diào)速結(jié)構(gòu)內(nèi)部的活塞控制螺旋槳油路會(huì)變更[3]。假如調(diào)速器實(shí)際平衡性較差，那么就無法穩(wěn)定作業(yè)，便會(huì)出現(xiàn)滑油壓力擺動(dòng)的情況。前機(jī)匣滑油路故障。因?yàn)闄C(jī)匣前端滑油壓力與油路之間的配合交較差，這時(shí)會(huì)導(dǎo)致調(diào)速器內(nèi)部滑油量進(jìn)入較少，無法有效運(yùn)轉(zhuǎn)，致使調(diào)速器內(nèi)部滑油量不足目，產(chǎn)生調(diào)速器間歇供油和滑油壓力擺動(dòng)的情況。槳軸襯套漲圈磨損。這一故障主要是因?yàn)槁菪龢S部支撐襯套上方漲圈槽內(nèi)出現(xiàn)臺階，如果相關(guān)人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)就會(huì)導(dǎo)致漲圈在槽內(nèi)貼合度降低，在漲圈受力不夠均勻的情況下會(huì)造成漲圈變形彎曲，出現(xiàn)接觸不良的情況，降低其密封性，使大距，小距路徑一致，最后調(diào)速器會(huì)減少對螺旋槳的供油，不能滿足螺旋槳正常作業(yè)。這時(shí)調(diào)速器彈簧位置無法穩(wěn)定在同一處，也會(huì)產(chǎn)生滑油壓力擺動(dòng)，進(jìn)而造成轉(zhuǎn)速擺動(dòng)[4]。

3 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)臺架試車滑油壓力擺動(dòng)故障預(yù)防手段

3.1 故障排除方式

造成滑油泵出口壓力不穩(wěn)定的因素是由于滑油壓力的提升，導(dǎo)致滑油受到油泵齒輪的擠壓與出口反作用力的干擾。因此對滑油泵出口壓力大小產(chǎn)生干擾的主要因素主要包括滑油泵內(nèi)部滲漏，滑油自身粘度問題，滑油溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速問題。對于滑油泵內(nèi)部滲漏的問題，可以在其他條件不變的基礎(chǔ)上對滑油泵滑油壓力產(chǎn)生干擾，若滑油內(nèi)部滲漏越大，那么就會(huì)導(dǎo)致滑油壓力減小。而齒輪泵泄露通道主要有三個(gè)，在滑油泵齒輪兩端與殼體端蓋之間存在一定的滲漏空隙，這種空隙屬于軸向空隙，這種間隙將油泵高壓腔和低壓腔相連接，從而產(chǎn)生泄露。相關(guān)研究實(shí)踐表示，齒輪泵內(nèi)部滲漏量最大的為軸向間隙，占據(jù)整體滲漏量的九成。

車臺排查。結(jié)合上述故障原因進(jìn)行分析，可以在試車臺架和臺下對其進(jìn)行故障排除，在對車臺進(jìn)行故障排除的時(shí)候，應(yīng)該先對滑油泵尺寸進(jìn)行檢查，使滑油泵部件尺寸與設(shè)備相適配，若存在滑油泵尺寸與設(shè)備不適配的情況可以對其進(jìn)行處理。若不存在部件尺寸不合問題，那么就可以將滑油泵尺寸不適配這一因素排除，說明不是由于這一因素所導(dǎo)致的滑油泄露量增加[5]。其次，對滑油泵調(diào)壓活門進(jìn)行分解，找出其中存在的異常現(xiàn)象，可以對活門進(jìn)行更換之后進(jìn)行試車檢查，進(jìn)行故障排除。最后，可以對機(jī)匣前端滑油壓力配合油路實(shí)際尺寸進(jìn)行檢查，若沒有異?，F(xiàn)象則可以將這一因素排除。

分解排查。相關(guān)人員可以通過將前機(jī)匣和其螺旋槳軸上襯套進(jìn)行分解檢查，分析襯套上漲圈槽周圍是否存在臺階，該發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部漲圈周圍沒有出現(xiàn)接觸不良的情況，同時(shí)漲圈端面不存在接觸痕跡，漲圈變形情況較為嚴(yán)重，密封性較差，同時(shí)襯套表面與槳軸著色檢查沒有異常。經(jīng)過對上述內(nèi)容分析后可以得知，導(dǎo)致活塞發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)試車滑油壓力擺動(dòng)的主要原因是因?yàn)闃S支撐襯套漲圈出現(xiàn)了臺階，導(dǎo)致漲圈實(shí)際變形較為嚴(yán)重，無法與槽內(nèi)貼合，降低了其密封性能，導(dǎo)致滑油系統(tǒng)內(nèi)部大距油路之間互通，從而對滑油壓力穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定的影響。對此故障排除的時(shí)候需要對螺旋槳軸支撐襯套進(jìn)行更換，檢查其著色，將漲圈重新安裝，為滑油壓力穩(wěn)定做出保證。

3.2 預(yù)防發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力擺動(dòng)故障的方式

活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中滑油壓力與滑油油路情況系統(tǒng)組件工作狀態(tài)有著直接聯(lián)系，在臺架試車的時(shí)候如果滑油壓力參數(shù)出現(xiàn)了異常情況，這時(shí)就需要對滑油油泵組件及其調(diào)速器進(jìn)行相應(yīng)的檢查，使其能夠更好地對飛機(jī)運(yùn)行起到輔助作用和預(yù)防作用。實(shí)際預(yù)防措施主要包括使用合格的調(diào)速器，進(jìn)行滑油油路尺寸檢查，進(jìn)行漲圈尺寸檢查?；陀捅脴?gòu)件尺寸需要符合運(yùn)行需要，并在飛行維護(hù)的時(shí)候進(jìn)行滑油油泵組件更換。在實(shí)際飛行翻修的時(shí)候應(yīng)提升對于調(diào)壓活門和油泵配合尺寸的重視，從而為滑油油泵在轉(zhuǎn)速下的正常參數(shù)做出保證。檢查滑油油路和飛機(jī)機(jī)匣結(jié)合面配合情況是否合理，使各個(gè)結(jié)合面尺寸正常，避免出現(xiàn)滲漏情況。對于臺架試車過程中出現(xiàn)的滑油壓力故障，為了對其有效預(yù)防可以在實(shí)際檢修的過程中重點(diǎn)檢查漲圈臺階，若發(fā)現(xiàn)漲圈槽臺階，就應(yīng)該立即處理。

結(jié)束語

綜上所述，軍事航空中活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中其運(yùn)行穩(wěn)定性和滑油壓力與轉(zhuǎn)速有著直接聯(lián)系。在出現(xiàn)滑油壓力擺動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致活塞發(fā)動(dòng)機(jī)滑油壓力不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速不均，影響飛機(jī)正常運(yùn)行。對于這類滑油壓力擺動(dòng)故障現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是因?yàn)榛统叽绯?，調(diào)速器內(nèi)部問題，滑油泵調(diào)壓故等，因此在對其處理和維修的時(shí)候應(yīng)該詳細(xì)檢查滑油泵情況和調(diào)速器性能，進(jìn)而使滑油路可以與尺寸相配合，進(jìn)而為活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行做出保證。