某型組合傳動發電機裝置脫開機構失效故障分析

苑振宇　王嘯　羅雁

【摘 要】脫開機構是組合傳動發電裝置的重要部件，保證在發電裝置出現故障時從發動機傳動軸上緊急脫開，防止發電裝置內部的進一步損壞。在修理后進行性能試驗檢查時，發現脫開機構的軸環出現了斷裂故障。針對此故障，本文從故障狀況、原因分析、故障定位三大方面進行闡述。

【關鍵詞】脫開機構;軸環;斷裂

中圖分類號： V223.1;V271.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）29-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.012

Fault Analysis of Damage of the Release Mechanism in an Integrated Drive Generator

YUAN Zhen-yu WANG Xiao LUO Yan

（Wuhu TianHang equipment technology Co.，Ltd，Wuhu Anhui 241000，China）

【Abstract】The Integrated Drive Generator is an important unit of the IDG，to ensure the emergency release from the engine shaft in the event of failure of the IDG，to prevent internal damage of the IDG.When the performance test was carried out after repair，it was found that the plunger of the disconnect device were broken.Aiming at this fault，this paper elaborates from three aspects of fault condition，cause analysis and fault location.

【Key words】Disconnect device;Plunger;Breakage

1 故障狀況

某型組合傳動發電裝置在性能試驗過程中，當接通電磁鐵，檢查脫開機構功能是否正常時，脫開機構沒有動作，發電機仍然有電壓輸出。經檢查脫開機構實際已經工作，但并沒有切斷輸入軸與恒裝系統的連接，沒有起到保護作用。分解檢查發現，與蝸桿配合一起工作的軸環上的嚙合齒完全斷裂，脫開機構無法產生位移，直接導致了該起故障的發生。

2 原因分析和定位故障

圖1 脫開機構組件

圖2 脫開機構在發電機中的位置

2.1 組件功能簡介

組合傳動發電機設計有脫開機構，正常工作時作為輸入轉速的傳遞部件，將機械能傳遞至恒速傳動裝置，為發電機提供動力，當發電機出現故障時，可在緊急情況下通過電信號控制電磁鐵動作，斷開發動機到發電機的轉速傳遞。

2.2 產品結構

脫開機構主要由輸入軸、左半聯軸器、右半聯軸器以及蝸桿組成。

2.3 工作原理

當給電磁鐵通電時，電磁鐵吸合，通過聯動機構傳遞行程，使扣機從軸環的孔內退出，隨后軸環在彈簧預緊力的作用下彈出，與蝸桿嚙合，旋轉中的蝸桿在轉動過程中不斷下移，使右半聯軸器與左半聯軸器完全分離，此時輸入軸開始空轉，最終完成與發動機轉速的隔離。

2.4 故障現象

a）軸環兩個嚙合齒斷裂。

圖3 斷裂的軸環

b）組合泵組件中的轉接器和蓋端面有輕微劃傷，組合泵中發現少量金屬碎屑，在殼體和蓋中發現兩段斷齒。

圖4 殼體內發現的斷齒

c）銷釘頭部嚴重磨損，中部磨損出現細頸。

圖5 磨損的銷釘

2.5 故障定位

a）斷齒分析：使用電子顯微鏡檢查軸環和殘齒的斷裂處發現，殘齒的斷面整齊、規律，沒有二次損傷，齒形一側有過燒痕跡（見圖6）;而軸環處的斷面高點有嚴重磨損痕跡，應是斷裂后與旋轉的蝸桿碰撞磨損，斷面的較低部位特征與殘齒斷面情況一致（見圖7）。因殘齒形狀完整（見組圖1），斷面規律，考慮到零件的運動方向及受力情況，應是脫開過程中遇到阻力，軸環與蝸桿在過燒處發生強烈的相對運動，致使施加在軸環齒形上的側向壓力驟增，齒形整個齊根斷裂，第一個齒斷裂后第二個齒受力成倍增長，相繼折斷。由于軸環折斷的是處于內側的兩個齒，外側的一個齒完好，根據工作原理，蝸桿在脫開時的運動是向內側的，所以斷裂發生的時機應是脫開動作進行到后半程的時候。

圖6 殘齒斷面放大圖

圖7 軸環斷面放大圖

b）銷釘分析：該銷釘安裝處的空間非常緊湊，很難發生相對位移，檢查安裝處附近的其他金屬零件，均未發現異常的磨損、缺陷。所以若裝配正確則不會對銷釘產生磨損。

c）組合泵中的零件均沒有缺損，分解后在其中發現的金屬屑和磨損屬于外物導致。故障應不是由組合泵引起。

3 故障模擬

1）根據故障分析結論，軸環的斷裂、組合泵的磨損應是故障發生的后果，故障的定位應查找阻力產生的根源。

2）經觀察發現銷釘安裝孔附近有一通油孔，將銷釘端頭放入其中，可露出一半（見圖8），此種情況下再次執行后續的裝配步驟，可順利進行，且正常工作時沒有異常，當進行手動脫開試驗檢查，斷開機構行進到一半時輸入軸卡死，檢查兩個聯軸節沒有完全脫離，故障復現。

3）由于通油孔位于差動機構的套圈上，將差動機構分解檢查，發現安裝在套圈外圍的齒輪內側有一圈磨損痕跡，與銷釘頭部的磨損故障吻合。銷釘的細頸處則為在脫開進行到一半時，蝸桿下端與銷釘碰觸摩擦導致。

圖8 模擬故障狀態銷釘位置

綜上所述，由于裝配人員的人為差錯，導致銷釘安裝過程中掉落，且后續檢查沒有發現該問題，導致問題帶入試驗環節，最終導致產品的損壞。

4 故障排除

經過故障分析、故障模擬以及故障驗證，最終確定故障錯裝導致，對損壞的零件進行更換，重新裝配后再次進行試驗，故障現象消失，產品各項性能指標均符合要求。

5 結論

本文針對“脫開機構失效”故障進行了剖析和闡述，從產品結構、工作原理、故障機理及模擬等方面進行了分析。從中也總結出故障排除方法的一些經驗，希望能夠借此為讀者在以后的產品修理中起到幫助作用。

【參考文獻】

[1]沈興全，吳秀玲.液壓傳動與控制[M].第一版.國防工業出版社，2005.

[2]朱其順.機械故障分析及應對措施[J].礦業工程，2008-8，3（4）：46.

[3]劉亞雄，吉曉波，董乃峰.發電機故障分析方法研究[J].山西電力技術，1999-8，4：1-4.