航空發(fā)動(dòng)機(jī)磨損故障檢測(cè)技術(shù)

　　摘要:航空發(fā)動(dòng)機(jī)磨損類故障直接威脅著整個(gè)航空事業(yè)的安全與運(yùn)行。磨損是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要故障之一：由機(jī)匣相磨，外物損傷引起的氣路磨損故障，它是導(dǎo)致航空安全事故發(fā)生的始作俑者;因滑油潤(rùn)滑零部件失效引起的磨損故障。產(chǎn)生原因主要是磨料磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、黏著磨損。目前，發(fā)動(dòng)機(jī)磨損故障監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)主要采用滑油分析法、孔探檢測(cè)、乃至局部分解檢查，從而推斷出相關(guān)零部件的磨損狀況。

　　關(guān)鍵詞:航空發(fā)動(dòng)機(jī);磨損;故障;探究

　　眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的重要組成部分，對(duì)飛機(jī)的研制和性能起著決定性的作用，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)磨損類故障更直接威脅著整個(gè)航空事業(yè)的安全與運(yùn)行。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)磨損故障診斷研究變得極為關(guān)鍵。

　　1.航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械磨損故障的常用檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用

　　1.1磁塞分析法及其應(yīng)用

　　在對(duì)滑油系統(tǒng)中磨損顆粒進(jìn)行收集的過(guò)程中比較簡(jiǎn)單的方法就是磁塞分析法。磁塞分析法的原理是在回路中的綜合油箱中插入磁塞，這樣能夠在將油液中的磁性顆粒過(guò)濾出來(lái)的同時(shí)將其定期取出。為了對(duì)吸附的磁性顆粒進(jìn)行分析判斷，并判別顆粒的大小和數(shù)量等特征，維護(hù)人員需要借助放大鏡或肉眼進(jìn)行觀察，進(jìn)而可以判斷是否需要更換潤(rùn)滑油。這是一種簡(jiǎn)單快捷的方法。能夠檢測(cè)尺寸較大的金屬磨屑，但是這種方法主要存在著對(duì)于微小顆粒和非磁性顆粒沒有作用的缺點(diǎn)。

　　1.2油液理化分析法

　　滑油的油品質(zhì)量會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸使用的過(guò)程中劣化，就會(huì)影響潤(rùn)滑效果，因此首先為了確定最經(jīng)濟(jì)有效的更換滑油的周期以減少機(jī)械磨損故障的發(fā)生可能性應(yīng)當(dāng)對(duì)滑油理化指標(biāo)的變化情況進(jìn)行監(jiān)控。然后為了提高滑油使用的科學(xué)性、有效性應(yīng)當(dāng)以檢測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)一步的對(duì)滑油的衰變特性進(jìn)行分析。基于以上兩個(gè)目的進(jìn)行油液理化分析。

　　1.3鐵譜分析方法及其應(yīng)用

　　采用磁性的方法，以磁譜儀為工具將于潤(rùn)滑油中的金屬磨屑分離出來(lái)就是鐵譜分析技術(shù)，同時(shí)將分離出來(lái)的金屬磨屑按其尺寸大小依次、不重疊地沉淀到一塊透明的基片上得到譜片，在進(jìn)行觀察的過(guò)程中進(jìn)行分析就可以得到磨屑的形態(tài)特征、尺寸大小及其差異，這樣就得到了磨屑的表面形貌和成分。另外，在鐵譜顯微鏡上加裝相應(yīng)的光密度計(jì)分析大小磨屑的相對(duì)含量。運(yùn)用鐵譜分析技術(shù)能夠有效的檢測(cè)機(jī)械磨損，同時(shí)還可以研究磨損機(jī)理。

　　2.故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障的原因往往是多方面的，而故障的發(fā)展也受多方面因素的影響。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷技術(shù)應(yīng)是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的綜合診斷。現(xiàn)在已經(jīng)投入實(shí)用的發(fā)動(dòng)機(jī)故障監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)人多功能單一，系統(tǒng)化、智能化水平低，斷準(zhǔn)確度不高。鑒于這種狀診況，今后發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)將向?qū)崟r(shí)化、智能化、統(tǒng)系化、早期化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

　　3.航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障檢驗(yàn)技術(shù)

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障檢驗(yàn)是按產(chǎn)品的設(shè)計(jì)文件、冶金技術(shù)條件、工藝或檢驗(yàn)規(guī)程及設(shè)計(jì)、工藝標(biāo)準(zhǔn)樣件，通過(guò)目視檢查、無(wú)損探傷、必要的尺寸檢測(cè)，檢查經(jīng)工廠試車、附加試車和特種試車后分解的發(fā)動(dòng)機(jī)零、組、部件及成附件的磨損、變形情況及裝配質(zhì)量。從而剔除那些不符合要求的零、組、部件及成附件，并為改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和加強(qiáng)管理提供信息。

　　目視檢查時(shí)，零、組件結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)不同，所以檢查重點(diǎn)各不相同，其要點(diǎn)如下：

　　3.1葉片

　　葉片類零件分為壓氣轉(zhuǎn)子葉片、壓氣機(jī)整流葉片、渦輪導(dǎo)向器葉片、渦輪工作葉片，葉片注意檢查擦傷、劃傷、凹坑、裂紋等故障，尤其是進(jìn)氣邊、排氣邊和葉尖。

　　3.2燃燒室類

　　燃燒室內(nèi)的相關(guān)零件要注意檢查孔邊的裂紋，焊點(diǎn)的脫落、焊縫的開焊，局部燒穿或燒熔，裂紋。

　　3.3機(jī)匣類

　　機(jī)匣類的外觀檢查要注意螺樁的是否松動(dòng)，襯套內(nèi)孔的磨損情況(結(jié)合內(nèi)徑測(cè)量)，表面漆層的的剝落情況，薄壁處裂紋及整體變形，內(nèi)部涂層(如石墨)的磨損，銷子的磨損變形情況，銷孔及頂絲孔的磨損或裂紋等故障情況。

　　3.4齒輪類

　　齒輪的齒面在發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作后，易發(fā)生磨損、剝落、塑性變形和膠合撕傷等故障，檢查時(shí)要注意成對(duì)檢查。

　　磨損是指嚙合過(guò)程中材料從輪齒接觸表面摩擦損失的現(xiàn)象，分為正常磨損、磨粒磨損、干涉磨損和刮傷，其中正常磨損特征為磨損后表面光亮，無(wú)宏觀上的擦痕;磨粒磨損有外界細(xì)小顆粒進(jìn)入嚙合齒面引起的，有宏觀上的擦痕，在顯微鏡下有沿滑動(dòng)方向有相互平行的劃溝;干涉磨損因嚙合干涉引起，會(huì)造成齒根部出溝，齒頂部碾擠變形;刮傷時(shí)齒形會(huì)遭明顯破壞。

　　剝落是指嚙合過(guò)程中，在超過(guò)材料耐久極限的交變接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，由于滾動(dòng)或滑動(dòng)摩擦的存在，致使齒面表層產(chǎn)生疲勞裂紋，進(jìn)而擴(kuò)展，使表層金屬小塊脫落而形成的齒面損傷。就其程度分為早期點(diǎn)蝕、擴(kuò)展性點(diǎn)蝕和載荷剝落。其中早期點(diǎn)蝕多發(fā)生在節(jié)線附近靠近齒根部，疲勞脫落的麻坑小而淺，數(shù)量不多，分布不大;擴(kuò)展性點(diǎn)蝕的麻坑比較大而深，并沿接觸線全長(zhǎng)擴(kuò)展，分布較大，已影響傳動(dòng)平穩(wěn)性;載荷剝落是指硬齒面輪齒在重載作用下，表層和次表層材料已相當(dāng)大的金屬顆粒成片從齒面剝落。

　　塑性變形是指在重載作用下齒面因材料屈服而發(fā)生塑性流動(dòng)。塑性變形分壓痕、峰谷、飛邊、波紋和隆起等故障。其中壓痕較為常見，壓痕時(shí)由齒一端接觸，進(jìn)而使傳遞的實(shí)際載荷增大，使工作壓力大于材料的抗壓能力。

　　膠合撕傷分熱膠合撕傷和冷膠合撕傷兩類，熱膠合撕傷是因摩擦表面溫度升高，油膜破壞使接觸點(diǎn)的表面金屬熔焊在一起，當(dāng)切向滑動(dòng)時(shí)，齒面撕裂形成溝紋，并伴有高溫?zé)齻�變�?冷膠合撕傷是因局部壓力很高，導(dǎo)致油膜破裂，齒面塑性變形后，因分子擴(kuò)散和局部結(jié)晶而產(chǎn)生冷焊膠合，當(dāng)切向滑動(dòng)時(shí)，膠合點(diǎn)被撕開。膠合撕傷的特點(diǎn)是成對(duì)的齒輪上的溝道是相對(duì)應(yīng)的，主動(dòng)齒的溝道在節(jié)圓上方，被動(dòng)齒的溝道在節(jié)圓下方，錐齒輪的小端比大端嚴(yán)重。

　　電子論文投稿刊物：《潤(rùn)滑與密封》(月刊)創(chuàng)刊于1976年，是由中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)學(xué)會(huì)、廣州機(jī)械科學(xué)研究院主辦，主管單位是中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)。為中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)摩擦學(xué)分會(huì)會(huì)刊。

　　3.5軸承類

　　檢查軸承的旋轉(zhuǎn)靈活性和噪聲時(shí)應(yīng)注意手在水平位置(球軸承)或垂直位置(滾子軸承)旋轉(zhuǎn)，且滾子軸承在分離狀態(tài)下要檢查滾子脫落情況。分離狀態(tài)下外觀檢查要注意在散光燈下使用十倍放大鏡檢查，其中套圈和滾動(dòng)體要注意裂紋、銹蝕、麻坑及軟傷、軟點(diǎn)、碰傷、劃傷、壓傷、針孔，工作面要注意黑點(diǎn)，油溝倒角要注意氧化皮、殘鹽和污物;保持架兜孔和引導(dǎo)面要注意碰傷、壓傷，彎爪處要注意裂紋、掉渣和毛刺，鍍層要注意起泡、掉皮和剝落;角接觸球軸承鋼球兩級(jí)磨損，會(huì)造成“貓眼圈”現(xiàn)象;同時(shí)還要注意超溫變色的情況，如變深藍(lán)或暗灰色。

　　4.總結(jié)

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損故障不僅會(huì)引起其他故障發(fā)生，而且也會(huì)直接造成安全事故。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)是當(dāng)今乃至未來(lái)整個(gè)航空系統(tǒng)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)�，F(xiàn)在，很多新興的理論與方法紛紛在發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷領(lǐng)域找到了用武之地，這必將促使發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)更加完善。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]謝小鵬.基于能量耗損的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法研究[J].潤(rùn)滑與密封，2011，36(05)：117-119.

　　[2]佟彥斌.關(guān)于金屬磨損自修復(fù)技術(shù)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)磨損維修的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2011，03(21)：143-145.

　　[3]《航空發(fā)動(dòng)機(jī)檢驗(yàn)技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)檢驗(yàn)技術(shù)手冊(cè)，北京：航空工業(yè)出版社，2008.7

　　作者：李洋

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