基于故障統(tǒng)計的CESSNA172R飛機發(fā)電機維護研究

摘 要：航空交流發(fā)電機作為飛機的主電源承擔(dān)著為飛機通訊、導(dǎo)航、照明等用電設(shè)備供電重任，是保障飛行安全的重要環(huán)節(jié)之一。CESSNA-172R型飛機采用一款件號為9910591-11的28v直流，額定電流為60A的交-直流發(fā)電機作為主電源。本文針對該型號發(fā)電機近三年的故障情況，分析故障原因，研究其維護修理的方法。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機；故障統(tǒng)計；維護修理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.255

1 發(fā)電機組成和原理

9910591-11型發(fā)電機由轉(zhuǎn)子、定子和整流器組成。與直流發(fā)電機相反，其勵磁線圈裝在轉(zhuǎn)子上，勵磁電流通過電刷和滑環(huán)加到勵磁線圈上，因此磁場是轉(zhuǎn)動的。由于輸入的是直流電，所以沒有換向問題，避免了換向時產(chǎn)生火花對機載電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。三相星型連接的電樞線圈裝在定子上，三相交流電通過6只整流二極管全波整流成直流電后輸出。

2 故障統(tǒng)計

該型號發(fā)電機故障可以從結(jié)構(gòu)上劃分為5類，主要涉及碳刷、電容、軸承、線圈、電樞5個故障區(qū)域。根據(jù)近兩年的修理情況，統(tǒng)計了每個區(qū)域的故障數(shù)量。從上表可知，在整個發(fā)電機的故障中碳刷故障率最高，占整個維修總量的43.3%；其次為線圈和軸承故障，分別占維修總量的23.1%和20.1%。這三種故障影響也比較嚴(yán)重，會直接導(dǎo)致發(fā)電機不發(fā)電或工作不正常；而其他部件故障率相對較低，但也直接影響發(fā)電機的工作性能。

3 故障分析和維護方法探討

3.1 碳刷故障與維護

碳刷連接勵磁線圈的導(dǎo)電環(huán)。由于勵磁線圈作為轉(zhuǎn)子，在發(fā)電機工作時高速旋轉(zhuǎn)，碳刷與旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電環(huán)發(fā)生摩擦，所以其故障主要表現(xiàn)為嚴(yán)重磨損導(dǎo)致無法正常向勵磁線圈導(dǎo)入電流。在維修檢查時，應(yīng)從以下六個方面入手：

（1）檢查碳刷在刷握內(nèi)能否自由上下活動，有無卡刷和碳刷焊附在刷握壁的現(xiàn)象；（2）檢查刷辮是否完好，是否有脫辮現(xiàn)象，導(dǎo)線是否氧化及是否有燒斷股線現(xiàn)象等。有無過熱現(xiàn)象，如出現(xiàn)發(fā)黑或燒傷應(yīng)更換；（3）檢查有無碳刷顫振的情形。碳刷松弛，機組振動等原因都將會引起碳刷顫振；（4）檢查刷握和刷架上有無積垢，特別是絕緣件上的碳塵及灰塵，以避免降低勵磁回路的絕緣電阻；（5）檢查碳刷的磨損程度。刷塊邊緣是否存在剝落現(xiàn)象，如果碳刷磨損嚴(yán)重或刷塊有剝落現(xiàn)象，就必須更換。一般碳刷磨損掉1/3，或碳刷在刷握內(nèi)有搖擺的情形，應(yīng)及時更換；（6）檢查電樞滑環(huán)端面的情況，是否存在色變、溝槽、蝕坑以及圓度改變。對有上述現(xiàn)象的滑環(huán)端面進行打磨或車圓，在裝配后多次通電測試以利氧化層的形成。在更換新碳刷時應(yīng)該注意，碳刷一次全部更新。如果新舊碳刷混用，可能會出現(xiàn)電流分布不均勻現(xiàn)象。新碳刷使用前必須適形研磨（磨?。?，以保證碳刷與滑環(huán)表面接觸達70%。新碳刷安裝測試時，注意監(jiān)聽發(fā)電機的運轉(zhuǎn)聲音，多次通電測試運行確保發(fā)電機工作性能穩(wěn)定，聲音正常。

3.2 線圈故障與維護

發(fā)電機的壽命主要取決于定子和轉(zhuǎn)子線圈絕緣性能、定子鐵芯硅鋼片漆絕緣老化壽命以及轉(zhuǎn)軸的疲勞壽命。尤其定子線圈絕緣的老化受潮、轉(zhuǎn)子線圈匝間絕緣和槽絕緣的劣化更是決定發(fā)電機壽命最主要的因素。發(fā)電機維修統(tǒng)計表明，修理定子線圈絕緣及轉(zhuǎn)子線圈匝間絕緣的機率最高。

針對上述故障原因，在檢查時，可以采用測量絕緣電阻、目視檢量、性能測試相結(jié)合的辦法。對于檢測出絕緣電阻不達標(biāo)、漆層有破損、性能不達標(biāo)的定子線圈，應(yīng)該采用修復(fù)絕緣層的辦法，即對故障定子線圈浸泡清洗后，烘烤至一定溫度，浸入絕緣等級為B級的1032-1絕緣漆中，在經(jīng)過2個小時的浸泡后瀝干余漆，以120℃的溫度在烘箱中連續(xù)烘烤6小時。通過該方法可以很大程度上改善發(fā)電機的絕緣性能。

3.3 電容故障與維護

為了保證發(fā)電機穩(wěn)定輸出電流，防止輸出電流的脈動波干擾飛機上精密的儀器，因此在發(fā)電機輸出端安裝濾波電容，過濾掉微量的起伏的電流波形。電容損壞極可能影響飛機機載設(shè)備的正常運行。在常見的電容故障中，電容易出現(xiàn)電容接線片誘蝕斷裂和電容容量變小的情況。在檢查時我們注重檢查電容容量和接線片的連接情況。對發(fā)生誘蝕的接線片，在進行打磨后涂上一層薄薄的油脂防止金屬銹蝕。對容量降低的電容及時進行更換。

3.4 軸承故障與維護

軸承在發(fā)電機中主要是起支撐及減少磨擦的作用，所以軸承的精度、噪音等因素都直接關(guān)系到發(fā)電機的使用及壽命。軸承損壞可直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)子掃膛、定子對地等發(fā)電機嚴(yán)重損壞。在該型號發(fā)電機中雖然沒有發(fā)生過因軸承損壞引起的故障，但在其他機型發(fā)電機中卻出現(xiàn)過掃膛，風(fēng)扇折斷等故障。因此它做為發(fā)電機驅(qū)動部件也必須引起重視。

滾動軸承的故障現(xiàn)象一般表現(xiàn)為四種：

（1）軸與軸承內(nèi)圈配合過松，內(nèi)圈與軸產(chǎn)生相對滑動，摩擦生熱使軸承燒壞；（2）軸與軸承內(nèi)圈配合過松導(dǎo)致端面裂紋，內(nèi)圈與軸相對滑動后，內(nèi)圈端面與軸肩因接觸面積小，溫度更高，使端面產(chǎn)生裂紋，裂紋擴展后導(dǎo)致內(nèi)圈斷裂；（3）軸承外圈與軸承座配合過松；（4）軸承安裝不正或軸承與軸承座單邊接觸導(dǎo)致軸承外圈單邊磨損。

4 總結(jié)

在維護修理9910591-11型發(fā)電機時，由于其中的元件較為精密，涉及到運轉(zhuǎn)元件和元件之間的配合，故障現(xiàn)象比較復(fù)雜，所以首要工作是按照系統(tǒng)部件逐一進行檢查明確故障點。檢查時不僅要求工作者“看到”，還要求他們“觸到”“聽到”甚至“嗅到”，以便于更全面的查找故障。對于維護方法，遵照提供廠家的維護手冊操作，同時還要多總結(jié)歸納日常維護的經(jīng)驗，提高工作效率與維修質(zhì)量。

作者簡介：黃明遠（1990-），男，重慶江北人，本科，助理工程師，主要從事：航空電氣電子設(shè)備維修。