某型直升機電動離心泵滲油故障分析

何春潮 孫嬌 簡光建

摘要：對某系列直升機電動離心泵滲油故障進行分析，通過技術驗證和必要的過程清查，給出綜合分析結論，為該型直升機后續電動離心泵的修理工作提供參考。

關鍵詞：直升機；電動離心泵；滲油

Keywords：helicopter；electric centrifugal pump；oil leakage

1 故障現象

某型直升機電動離心泵外場發生余油管漏油故障，后續串用機件裝機后再次發現漏油現象。檢查另一架同型直升機也存在相同問題。

2 電動離心泵密封原理

該型電動離心泵皮碗的密封示意圖如圖1所示。皮碗外圓柱面為靜密封面，安裝后無相對運動，皮碗內唇口為動密封面，通電時電樞軸高速轉動（3200～5950r/min），皮碗內唇口與電機電樞軸存在相對運動。若出現燃油漏油，燃油會從動密封處或靜密封處沿著圖1中藍色線方向流動，最終從余油嘴漏出。

電動離心泵皮碗是一個組合，皮碗的結構與組成如圖2所示，包含骨架油封和彈簧，其中，骨架油封由骨架和包裹在骨架表面的橡膠密封元件組成。

查閱國標（GB/T 9877-2008）、俄國標（ОСТ1 10454-72、ОСТ1 10455-72）和航標（HB4-94），皮碗的密封機理如圖3所示。有三種情況，一是皮碗唇部與軸之間的接觸表面同時產生干摩擦，二是邊界潤滑，三是流體潤滑，三者不斷交替產生。干摩擦會產生磨損；流體潤滑產生泄漏；在邊界潤滑下，皮碗唇部與軸的界面之間形成一層穩定的流體壓動油膜，油膜厚度約0.0025mm，這層油膜除用于潤滑外，還起密封作用。油膜太厚，流體就會泄漏；油膜太薄，無法形成流體潤滑膜，唇部就會磨損。因此，為了獲得比較良好的密封性能和比較長的工作壽命，通常在結構設計、橡膠配方設計和安裝使用上都會要求為形成薄而穩定的邊界潤滑油膜提供條件。

3 故障件檢查

列出電動離心泵滲油的故障樹，按檢查方案開展常溫試驗、低溫試驗、分解檢查、與俄制件的對比串裝試驗等檢查、試驗工作。結合工作原理和理論分析，針對皮碗設計尺寸與標準差異相關的9項數據，對比設計圖紙和實物，梳理后得到其中影響動密封的需要關注6項數據（見表1），并在后續工作中進行完善。

4 故障原因分析

為查找故障原因，共進行了6次試驗。

1）第1次試驗

為了驗證低溫保持時間，先后進行了兩次-30℃低溫保持4h通電試驗，均出現漏油，漏油情況與現行工藝規程保持0.5h低溫試驗結果基本一致。考慮該故障直升機外場停放一晝夜才出現漏油故障，且換裝的燃油泵在裝機后第二天才出現漏油，故后續暫將低溫試驗改為“-30℃低溫保持4h通電試驗”。

2）第2次試驗

分解故障件，重點檢查膠圈、膠圈槽、皮碗安裝孔、電樞軸和皮碗等方面，未發現異常，排除了“錯、漏裝等人為差錯”“工藝方法不正確”“靜密封漏油”等可能的故障原因。經過測量，皮碗唇口直徑為Φ6.8mm，電樞軸直徑為7.97mm，封油量為1.17mm。

3）第3次試驗

為驗證“電樞軸劃傷、電樞軸跳動量、電樞軸尺寸”，重新對電樞軸拋光后，在同樣的試驗條件下仍出現油泵余油嘴漏油現象，因此可以排除“電樞軸劃傷”原因。經現場檢查，電樞軸跳動量為0.015mm，電樞軸直徑為7.96mm，符合工藝規程要求不大于0.02mm、不小于7.9mm的規定。

4）第4次試驗

為驗證“皮碗制造缺陷”，從庫房領用其他批次的皮碗裝于故障件上，在同樣的試驗條件下仍出現油泵余油嘴漏油現象。因此可以排除該故障件“皮碗制造缺陷”原因。

5）第5次試驗

為驗證“皮碗唇口與電樞軸匹配性”，將其他直升機上電動離心泵中已工作300h的俄制皮碗裝于該故障件上，測量俄制皮碗唇口直徑為Φ7.3mm，電樞軸直徑為7.96mm，封油量0.66mm。在同樣的試驗條件下未出現漏油。將第4次試驗中出現漏油故障的皮碗裝于剛進廠的直升機電動離心泵上，測量皮碗唇口直徑為Φ7.0mm，電樞軸直徑為7.91mm，封油量0.91mm，在同樣的試驗條件下未出現油泵余油嘴漏油情況。

6）第6次試驗

對14架直升機的電動離心泵電樞軸與皮碗唇口尺寸進行統計，電樞軸尺寸為7.92～7.96mm，皮碗唇口直徑為Φ6.98～Φ7.0mm，封油量為0.92～0.96mm。在同樣的試驗條件下未出現油泵余油嘴漏油。

為復現故障，按照工藝規程進行了常溫試驗，各項性能均合格。進行“低溫-30℃保持30min后通電試驗”，工作約10min后開始漏油，漏油速度約為1滴/3s，持續10min停止，總漏油量約10mL。故障現象與機上故障情況一致。根據試驗結果和調查情況，認為漏油的直接原因是皮碗與電樞軸匹配性不好，導致低溫密封性不完全滿足使用要求所致。通過對17架同型直升機皮碗唇口與電樞軸配合尺寸的測量統計分析，確定“皮碗唇口與電樞軸匹配性”差造成封油量過大，低溫條件下密封性能降低，導致燃油泵漏油。

5 改進結果

通過上述原理分析和故障排除，參照俄國標，依據測繪及試驗數據，重新設計了皮碗、彈簧圖樣，優化了其與軸的匹配性能，提高了油泵的低溫密封性能。目前，已使用新皮碗的電動離心泵的機上使用情況良好。后續將繼續開展各項改進工作，確保產品工作狀態滿足使用周期，提升裝備保障能力。

作者簡介

何春潮，工程師，從事直升機機械設計研究。

孫嬌，工程師，從事直升機特設研究。