某型發(fā)動機導(dǎo)管彎管接頭漏油故障機理研究

■ 羅杉 王彪 王藝璇/成都航利（集團(tuán)）實業(yè)有限公司

某型發(fā)動機導(dǎo)管在研制過程中多次出現(xiàn)彎管接頭端打壓試驗時接頭漏油故障（見圖1），管路密封試驗不合格率達(dá)到70%～80%。管路密封性試驗不合格造成多批次產(chǎn)品返工或報廢處理，帶來大量的研制成本損失，嚴(yán)重影響該類結(jié)構(gòu)管路研制進(jìn)度。

圖1 管路彎管接頭打壓試驗漏油

1 故障點梳理

針對自制導(dǎo)管彎管接頭密封試驗漏油典型故障，梳理出可能導(dǎo)致彎管接頭端漏油故障的故障點共10處，繪制了“某型發(fā)動機帶彎管接頭結(jié)構(gòu)導(dǎo)管密封試驗不合格故障樹”，如圖2 所示。

圖2 某型發(fā)動機帶彎管接頭結(jié)構(gòu)導(dǎo)管密封試驗不合格故障樹

經(jīng)初步調(diào)查，基本排除了可能導(dǎo)致密封試驗漏油故障的密封工裝（堵頭）失效、彎管接頭故障和接頭螺母故障等8 處故障點，最終將故障原因定位在螺母鎖緊銷故障。

2 故障機理分析

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

該結(jié)構(gòu)俗稱“死螺母結(jié)構(gòu)”，工藝流程為首先將螺母套在彎管接頭上，施加外力作用將鎖緊銷從螺母銷釘孔穿入，在螺母與彎管接頭卡槽內(nèi)形成一個圓環(huán)狀“鎖圈”結(jié)構(gòu)，最終將螺母和彎管接頭連接成一個組合體（見圖3）。鎖緊銷的作用是固定、鎖緊螺母以及防止螺母脫落。

圖3 傳統(tǒng)的鎖緊銷裝配方式

2.2 故障機理研究

進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，密封試驗漏油故障的導(dǎo)管螺母均存在不同程度的卡滯、轉(zhuǎn)動不靈活現(xiàn)象。修理中曾采取在螺母與接頭配合處添加研磨膏（滑油+金剛砂）進(jìn)行研磨修理（見圖4），但漏油問題仍未有效排除。

圖4 研磨修理卡滯螺母

分析故障機理，鎖緊銷在穿入螺母鎖緊的成型過程中，受到螺母卡槽和彎管接頭卡槽的共同約束作用，最終形成近似圓環(huán)狀的“鎖圈”結(jié)構(gòu)。由于零件之間存在一定的配合間隙，在鎖緊銷向“鎖圈”的成型過程中，傳統(tǒng)的鎖緊銷敲擊裝配方式易導(dǎo)致鎖緊銷出現(xiàn)不規(guī)則的螺母卡槽磨損、擠壓變形（拱曲）、彎管接頭卡槽磨損等故障（見圖5），從而造成螺母的緊滯以及轉(zhuǎn)動不靈活現(xiàn)象。同時，由于鎖緊銷裝配時發(fā)生了不規(guī)則擠壓變形（拱曲），在進(jìn)行導(dǎo)管密封試驗時雖然有效緊固了螺母與試驗工裝（堵頭），但是螺母與彎管接頭配合同心度偏差問題仍然存在，無法消除，最終導(dǎo)致密封試驗漏油故障。

圖5 傳統(tǒng)敲擊裝配后的螺母卡槽磨損（左）、鎖緊銷擠壓變形（右上）、接頭卡槽磨損（右下）

3 措施制定及方法驗證

3.1 方案制定

基于故障現(xiàn)象和故障機理分析，針對彎管接頭螺母鎖緊銷裝配工藝改進(jìn)、螺母卡滯故障修復(fù)，制訂下列解決方案。

1）改進(jìn)傳統(tǒng)的榔頭敲擊螺母鎖緊銷的裝配工藝方法，擬研究開發(fā)出一套基于無沖擊方式的螺母鎖緊銷裝配工藝，并設(shè)計制作一套螺母鎖緊銷裝配專用工裝。

2）針對已制品中出現(xiàn)的螺母卡滯、試驗漏油故障，采取虎鉗擠壓校形和研磨修理螺母的組合修理方式加以修復(fù)。其原理是，通過虎鉗的擠壓，利用螺母卡槽和彎管接頭卡槽對不規(guī)則、擠壓變形的鎖緊銷進(jìn)行約束校正，調(diào)整校正鎖緊銷與螺母、彎管接頭三者之間的配合偏差，同時對螺母卡滯故障件輔以研磨修理，最終達(dá)到改善螺母轉(zhuǎn)動靈活性、消除零件配合同心度偏差、保證密封性合格的目的。

3.2 方法驗證

1）研制出一套螺母鎖緊銷壓裝專用工裝，開發(fā)出一套鎖緊銷無沖擊壓裝工藝（見圖6）。鎖緊銷壓裝工藝如下：

圖6 螺母鎖緊銷無沖擊壓裝圖示

a.取下虎鉗上的原有鉗口夾塊，將定位塊（工裝）固定在虎鉗鉗口兩端面上；

b.將產(chǎn)品組合件放入定位塊固定；

c.根據(jù)鎖緊銷直徑規(guī)格，依次選取不同組別的定位套，將鎖緊銷插入定位套固定并將定位套插入定位塊（定位套組別按照先淺后深的順序選?。?/p>

d.緩慢推動虎鉗活動鉗身，通過鉗口的收縮擠壓作用將鎖緊銷平穩(wěn)壓入螺母。

經(jīng)試驗驗證，對采用專用工裝、無沖擊方式壓裝鎖緊銷后的導(dǎo)管進(jìn)行外觀檢查，其螺母轉(zhuǎn)動靈活、無卡滯；經(jīng)密封試驗檢查，彎管接頭端面密封性合格、無漏油現(xiàn)象；對螺母切割檢查，鎖緊銷表面圓滑、無毛刺，螺母卡槽內(nèi)部無磨損（見圖7）。

圖7 無沖擊壓裝后螺母解剖圖示

2）從以往的修理經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)，對于螺母卡滯、試驗漏油故障，僅對螺母采取研磨修理方式只能在一定程度上緩解導(dǎo)管螺母卡滯現(xiàn)象，無法從根本上解決管路密封試驗漏油故障，且故障件的修理合格率很低。為修復(fù)傳統(tǒng)敲擊裝配方法產(chǎn)生的鎖緊銷擠壓變形（拱曲）故障，本文通過對故障產(chǎn)生機理的研究分析，制訂出一套組合修理方法——虎鉗擠壓校形+螺母研磨修復(fù)（見圖8）。

圖8 虎鉗擠壓螺母校形修復(fù)圖示

經(jīng)試驗驗證，對存在螺母卡滯、漏油故障的自制導(dǎo)管采取組合修理方法（擠壓校形+螺母研磨）修理后，螺母卡滯現(xiàn)象大大減少，導(dǎo)管密封試驗合格率大大提高，漏油故障率降低至10%以內(nèi)。

4 結(jié)論

針對該起導(dǎo)管密封試驗不合格典型故障，項目組開展了故障樹編制、故障點梳理排查、故障機理研究分析、實施方案制定、實施方法驗證等研究工作，最終準(zhǔn)確定位了發(fā)動機導(dǎo)管彎管接頭螺母卡滯、密封試驗漏油故障點——鎖緊銷裝配存在質(zhì)量問題。為此研究改進(jìn)了傳統(tǒng)的敲擊壓裝鎖緊銷工藝，設(shè)計制作了一套鎖緊銷無沖擊壓裝專用工裝，并制訂了一套螺母鎖緊銷無沖擊壓裝工藝方法，經(jīng)試驗驗證，鎖緊銷無沖擊壓裝工藝實施效果理想，方法切實可行。同時，針對前期制造產(chǎn)生的故障導(dǎo)管采用“虎鉗擠壓校形+研磨修理”的組合修理方法進(jìn)行修理，經(jīng)試驗驗證達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

本項目對故障點定位準(zhǔn)確，機理分析清楚，排故措施充分有效，能夠為該類管路典型故障的分析、定位和修理提供借鑒和參考。