某型號航空發動機軸承故障問題研究

張晗　郭桃都　韓大禹　金少博

摘 要：某航空發動機在生產過程中重復出現了軸承故障。為降低軸承的故障率，我們開展了對軸承故障問題的研究。將生產過程中常見軸承故障分為3類：軸承表面劃傷、磕傷故障；軸承銹蝕故障；軸承試車后壓坑、麻點故障。本文介紹這3類故障的形貌特點，為軸承故障的分析提供一定的思路；分析3類軸承故障產生的原因，針對性制定防護措施，達到降低軸承故障率的目標，減少經濟損失，提高外場發動機使用可靠性。

關鍵詞：航空發動機；軸承故障；防護措施

中圖分類號：V232 文獻標識碼：A

某航空發動機在生產過程中重復性地出現軸承故障問題。軸承故障問題的發生，既增加發動機的質量成本、帶來因軸承報廢造成的額外工作費用，又耽誤了發動機的交付進度，降低發動機及軸承外場使用的可靠性。因此，有效降低軸承故障發生率非常重要。

1.常見軸承故障種類

將近些年生產過程中的軸承故障問題匯總梳理，根據軸承常見故障形貌特點將某航空發動機的軸承故障種類分為以下3類：軸承表面劃傷、磕傷故障；軸承銹蝕故障；軸承試車后壓坑、麻點故障。

（1）軸承表面劃傷、磕傷故障

軸承跑道出現異物拖動造成的規則性軸向長條劃傷，一般伴有滾動體出現軸向旋轉劃傷出現，嚴重時具有一定深度。

（2）軸承銹蝕故障

軸承跑道、滾動體表面形成坑狀銹蝕或面積較大的淺表性腐蝕，銹蝕故障形貌一般呈點狀或片狀。

（3）軸承試車后壓坑、麻點故障

軸承壓坑故障形貌一般為圓形凹坑，有集中發生特性，會出現大壓坑邊緣有小壓坑的現象；麻點故障形貌為黑色細小點狀凹坑，直徑一般在0.2mm以下，有擴散發生特性，表面拋修后成縱深形分支狀擴散。

2.軸承故障原因分析

經過資料的查閱比對，結合發動機結構特點，分析3類軸承故障的原因。

（1）軸承表面劃傷、磕傷故障原因分析

某航空發動機的軸承一般采用分體軸承，在裝配過程中合套，而由于軸承的游隙非常小，在軸承裝配過程中滾棒沒有收到位，會造成軸承劃傷；在大組件裝配過程中的同軸度未對正，會造成軸承劃傷；在軸承測量過程中，一些表面尖銳的測具與軸承工作面接觸時，會造成軸承工作面劃傷；另外，在軸承裝配、保管過程中，也有可能與外物接觸、磕碰，會造成軸承表面磕傷。

（2）銹蝕故障原因分析

軸承材料屬高碳鋼，材料與水汽接觸極易產生銹蝕現象，主要產生原因有如下兩種。

①日常軸承防銹管理存在問題。存放過程中軸承被空氣氧化，產生銹蝕。

②人手上汗液中含有水分與鹽，在搬運或裝配的過程中，若人手出汗或沾有非中性輔助材料時，接觸軸承會發生電離反應，加速氧化作用，產生銹蝕。

軸承的銹蝕故障一般在夏天濕度大時較嚴重。

（3）軸承試車后壓坑、麻點故障原因分析

結合發動機結構特點，產生軸承壓坑、麻點故障的原因主要有銹蝕和異物壓傷。

①銹蝕

當軸承發生銹蝕時，若未及時處理保持銹蝕狀態，會導致銹蝕加深，形成麻點故障；若輕微銹蝕的軸承繼續工作也會導致銹蝕處擴散形成麻點故障，一般此類麻點向軸承基體方向有較深的縱向延展。

②異物壓傷

某型號航空發動機由于滑油系統的特點，可能在滑油系統中存在黑色異物，導致軸承工作時被壓傷。黑色異物來源分為以下6類。

（a）封嚴面磨損掉落

某型號航空發動機封嚴結構大部分采用的是空氣封嚴，密封面為蜂窩或涂層，在工作中存在磨損脫落現象。蜂窩表面由電火花加工形成，存在金屬材料融化后形成的顆粒與金屬氧化物；涂層為金屬或金屬化合物粉末構成，磨損掉落后的脫落物硬度較高。

（b）空氣系統的異物

某型號航空發動機的部分空氣系統機件，如導向葉片，在加工過程中使用吹沙工藝，砂粒容易形成殘留。

（c）涂層加工過程切屑殘留

為保證封嚴環的同軸度，三支點、五支點軸承封嚴環為組合后加工，加工時雖然采取了一定的保護措施，但由于結構限制，涂層切屑易殘留在滑油腔中。

（d）導管中存在砂粒

導管加工過程折彎時采取填充物方式保持導管材料延展不產生局部凹下。12mm以下直徑的導管采用灌入松香的方式，12mm以上直徑的導管采用灌入砂子的方式。灌入砂子的導管在管路折彎后形成了部分區域有靜電吸附作用，吸附少量沙子。導管加工完成后被靜電吸附的沙子不易清除，進入滑油系統會造成軸承壓傷。在管路與接頭焊接后表面焊道處理時，采用砂紙打磨的方式也很容易造成砂紙中的金剛砂殘留，而這部分金剛砂表面含有粘接劑，很難清除，容易造成管路內含有砂粒。

（e）機件內壁表面氧化物脫落也會造成滑油系統出現異物。

（f）軸承等機件存放、運輸或裝配過程中，有微小多余物掉落或空氣中的大顆粒物吸附在機件表面，未及時清除。

3.軸承防護措施的制定

根據故障產生的原因，針對軸承表面劃傷、磕傷故障，軸承銹蝕故障和軸承試車后壓坑、麻點故障進行了相關控制工作。

（1）軸承表面劃傷、磕傷故障防護

為避免軸承表面劃傷、磕傷故障的發生，在裝配流程及軸承檢測上盡量減少拆、合套的過程。對員工進行實際操作培訓，提高員工軸承裝配經驗。在裝配合套的過程中遇到卡滯情況不強行裝配，將軸承輕輕旋轉，使軸承內外套趨于平行，減少軸承的損傷程度；在軸承裝配時，采用潤滑脂將滾棒收起到位，避免裝配過程中滾棒卡傷軸承；上部裝配的部件與下部發動機均要用水平尺確定水平狀態，在軸承將要接觸時，下落速度要慢，采用手動吊裝滑輪，便于明顯感知裝配狀態。

將與軸承配合的工裝材料更換為環氧樹脂，避免與軸承接觸時劃傷軸承。派制專用工裝，專人管理軸承及與軸承相關的工裝。

（2）軸承銹蝕故障防護

日常軸承采取真空包裝存放，避免原始包裝不能完全實現與空氣隔離。真空包裝困難的已裝配在組件上的軸承油封后盡量采取塑料袋包裝，并放置防潮砂，確保小環境的空氣干燥。在組件上放置時間較長的組件規定半年為期限，超過半年則將軸承分解進行油封管理。

軸承操作過程中，工人必須帶防汗的一次性絹布手套，有效地防護手上汗液對軸承的影響，同時一次性手套的使用還可以有效的避免二次污染。

（3）軸承試車后壓坑、麻點故障防護

加強對軸承銹蝕的防護，發現軸承出現銹蝕后及時處理，避免銹蝕擴大形成麻點故障。

控制滑油系統清潔度，加強對油品清潔度等級的控制；對涉及軸承腔及滑油系統流路的機件進行充分沖洗，將殘留在成附件殼體死腔內的機加殘留金屬屑沖洗干凈；在裝配或裝配后運輸發動機過程中，用堵頭、堵蓋或防塵罩隔離發動機與外界環境，避免在發動機試車過程中，有殘留金屬屑、沙粒等異物進入軸承腔內。

結語

對近些年生產過程中某航空發動機軸承故障問題的匯總梳理，明確了其常見的軸承故障種類。通過軸承故障原因分析，從軸承的入廠、存放、裝配、運輸和與軸承故障問題相關機件的清洗環節入手，針對性提出對策，進行某航空發動機軸承故障發生的防控。一方面，這些對策可為其他型號航空發動機的軸承故障防控做參考；另一方面，我們也要認知到，這些措施并不能全面杜絕某型號航空發動機軸承故障的發生，針對某型號航空發動機軸承故障防控措施仍然需要認真研究，任重而道遠。

參考文獻

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