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1某型號航空發動機止推軸承的故障現象

在對某型航空發動機做日常外場滑油光譜檢查時，發現滑油中的Fe、Cr元素的含量遠超過了規定標準，但是在磁性金屬檢測環節并未發現大量的金屬屑，且并未發現明顯的異常現象，通過對發動機油濾裝置進行深度檢查，發現油濾中含有較多的金屬屑，從而影響了航空發動機的正常運行。通過對航空發動機進行拆解，發現航空發動機低壓轉子軸承輔助列軸承保持架出現嚴重的問題（磨損、斷裂），軸承滾珠磨損嚴重并伴隨著一部分滾珠的掉落，軸承周邊有大量金屬碎末，軸承其他部分并未發現明顯異常。而后對航空發動機的維修記錄進行檢查，以往記錄中并未對航空發動機軸承故障有所記錄，定期對航空發動機進行檢查中也并未發現明顯異常。

2某型航空發動機軸承故障分析

2.1某航空發動機止推軸承結構。某型航空發動機低壓轉子所使用的軸承采用的是止推滾珠軸承，軸承內滾珠由主列和輔列兩部分所組成，軸承主列和輔列分布在同一軸承內圈上，該止推軸承內圈與中介軸相連，軸承的壓緊和固定采用的是花鍵螺母1和杯型墊圈，軸承的外圈靠壓在高壓轉子后軸的內圓柱面上，將軸承的主列靠壓在內圓柱面上，在軸承的調整固定上采用的是花鍵螺母2與預緊彈簧相結合的方式來為軸承的輔助列提供合適的軸向力，施加在軸承輔助列上的軸向預緊力相后再次傳遞到軸承的主列中，從而使得軸承主列能夠以合適的運行狀態運轉，避免因受力不當而發生打滑問題，提高軸承內外圈、保持列和滾珠的使用壽命。某型航空發動機止推軸承結構如下圖1所示。2.2某型航空發動機止推軸承受力分析。航空發動機運轉時轉速極高，軸承轉動過程中將受到軸向和徑向兩方面的作用力，其中軸向作用力對于軸承的影響破壞較大。該型航空發動機運轉過程中如其高壓轉速在最高轉速的83%以內時，航空發動機軸承將會承受來自于主列外側的前向力，軸承保持架將長期承受一個后向的作用力，在調節預緊彈簧時需要將預緊軸向力調節到稍大于軸承所承受的前向軸向力，保證航空發動機止推軸承承受一個后向的作用力，將壓縮彈簧壓縮至最大的壓縮狀態。而當航空發動機的高壓轉速超過最高轉速的83%時，其將承受一個后向的作用力，為確保航空發動機止推軸承滾珠主列能夠獲得一個良好的運行狀態，需要將壓縮彈簧的預緊壓力調至最小壓縮狀態，實現航空發動機止推軸承保持架的受力平衡。2.3航空發動機止推軸承的故障現象。在對航空發動機止推軸承進行外觀檢測時，發現止推軸承內圈顏色較深呈烏青色，止推軸承主列外圈與滾珠顏色明亮，并無明顯異常。止推軸承主列保持架內側呈現出明顯額擠壓摩擦痕跡，從而意味著止推軸承長期承受著后向的軸向力。而后，再對止推軸承輔助列進行外觀檢測，輔助列外圈有明顯的磨損痕跡，內圈滾道有金屬剝落、爬坡現象，滾道側邊有明顯的擠壓卷邊現象，同時在止推軸承內圈滾道上有明顯的擠壓和劃痕。輔助列的滾珠磨損嚴重，嚴重的甚至有一些滾珠已無法保持圓形。航空發動機的花鍵螺母和杯型墊圈也有著明顯的磨損痕跡，調整墊圈壓緊側有著明顯的周向摩擦痕跡，結合摩擦痕跡分析出該痕跡為墊圈與壓緊側摩擦擠壓所致。預緊彈簧也承受著來自于軸向和圓周側的擠壓和磨損，這意味著軸承整體受到了額外的軸向作用力。2.4航空發動機止推軸承的理化檢查。對拆卸下的航空發動機止推軸承進行了金相和硬度檢測和顯微檢測。其中，航空發動機止推軸承主列內圈硬度為61.4HRC、外圈硬度為60.9HRC，輔助列內圈硬度為61.3HRC、外圈硬度為61HRC、鋼珠的硬度為61.1HRC，航空發動機止推軸承的內外圈硬度和鋼珠硬度都滿足國家軍標標準。為更細致的分析航空發動機止推軸承的故障原因，對故障航空發動機止推軸承進行了金相檢測，在對軸承沿軸向提取金相樣本后，對樣本進行金相檢測。軸承輔助列滾珠表面有白層，結合金相分析確定為滾珠與滾道擠壓摩擦后所致，軸承輔助列內外圈表面并未見明顯的燒傷痕跡，但是有明顯的局部擠壓痕跡。結合軸承輔助列外圈滾道的顯微圖可以觀測到輔助列滾道呈現出擠壓后的鱗片狀摩擦擠壓痕跡，并伴隨有明顯的金屬掉落和點蝕現象。航空發動機止推軸承內外圈顯微圖如下圖2所示。在對軸承保持架進行檢測后發現，保持架兩側呈現出明顯的擠壓卷邊現象，并伴隨有毛邊和劃痕，保持架斷口。

3航空發動機止推軸承故障原因分析

結合對某型航空發動機止推軸承故障現象進行檢測，軸承輔助列滾珠受軸向力導致磨損加劇，進而影響到保持架的受力平衡，保持架在滾珠擠壓的用下被擠壓成毛邊，輔助列保持架在頻繁的外作用力作用下發生疲勞斷裂。軸承故障原因可以從以下幾個方面入手：（1）潤滑冷卻缺陷。通過對潤滑系統的流量進行檢測，并未發現潤滑系統存在問題。（2）軸承自身質量缺陷。對所拆卸的軸承進行質量檢測，通過對軸承硬度、顯微組織進行檢測，發現軸承自身質量并未存在問題。（3）軸承承受異常軸向載荷。故障軸承其承受到來自于預緊軸向力的作用，其中軸向力的大小對于軸承的工作狀態有著極為重要的影響，通過金相和顯微分析確定軸承所承受的軸向預緊力要低于標準。（4）軸承裝配問題。

4故障預防

通過對軸承進行詳細檢查后可以確定軸承故障是由于花鍵螺母裝配力矩不足所造成的，為避免此類問題的再次發生，需要對花鍵螺母的裝配力矩進行調整，并加強檢測程序，保障安全。

5結束語

本文結合某航空發動機止推軸承故障現象的基礎上對造成航空發動機止推軸承故障的原因進行了分析，并就如何做好此類故障的預防進行了分析介紹。保障航空發動機的安全運行。

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作者:陳朝剛 單位:沈陽黎明航空發動機有限責任公司