某型起動直流電動機漏油故障的排除

王曉莊 楊武奎 胡開宇 劉陽軍 李旭明 曾小飛

摘要：描述了某型輔助動力裝置起動直流電動機在試驗過程中滲油孔漏油的故障現象，介紹了故障檢查及排除過程，分析了故障產生的根本原因，提出了預防措施，電機滲油的主要原因是小端蓋的孔深度以及滑動襯套外徑尺寸控制不合格所致。本文對輔助動力裝置起動直流電動機的修理具有一定參考價值。

關鍵詞：輔助動力裝置；起動直流電動機；小端蓋；滑動襯套；漏油

Keywords：APU；starting DC motor；small end cover；sliding bushing；oil leakage

0 引言

起動直流電動機是輔助動力裝置（APU）的重要組成部分，屬于APU起動系統，其功用是保證APU的起動及燃油在燃燒室中點火。若起動直流電動機工作不正常，將導致APU起動不正常或點火裝置點火不正常，從而影響 APU的工作可靠性，嚴重時將危及飛行安全。

1 故障現象

某型APU起動直流電動機在修理試驗過程中發現，起動直流電動機端蓋組件和小端蓋結合密封部位漏油，從滲油孔滲出黑色油跡，試驗結果超過技術文件中規定的每分鐘不多于1滴的要求，即在起動直流電動機額定電壓、油路壓力既定及額定工作時間的條件下，起動直流電機滲漏油流量超出規定值，說明電機軸封性能不能夠滿足產品的試驗要求和技術標準。

2 工作原理

起動直流電動機在APU中的作用是：按壓“起動”按鈕后，接通控制盒電子電路，電機開始轉動，接通點火裝置，帶轉空氣發生器。起動直流電動機里固定有環狀永磁體，電流通過轉子上的線圈產生安培力，當轉子上的線圈與磁場平行時，磁場方向將改變，此時轉子末端的電刷跟轉換片交替接觸，線圈上的電流方向也改變，而產生的洛倫茲力方向不變，因此電機能保持一個方向轉動。電樞線圈中感應到的交變電動勢在換向器配合電刷的換向作用下，從電刷端引出時變為直流電動勢。感應電動勢的方向由右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向導體運動方向，其他四指指向導體中感應電動勢的方向），導體受力方向由左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電樞的一個力矩，該力矩在旋轉電機里稱為電磁轉矩，方向為逆時針方向，當電磁轉矩克服了電樞上的阻轉矩（如由摩擦引起的阻轉矩以及其他負載轉矩），電樞就沿逆時針方向旋轉，從而使輸入的直流電能轉換成轉子軸上輸出的機械能。起動直流電動機原理如圖1所示。

3 故障分析與排除

根據故障現象，綜合考慮引起故障的各種原因，形成關聯圖（見圖2）。

3.1 故障原因定性排查

根據圖2中羅列的原因，故障源集中在試驗器或起動直流電動機產品上，需要一一排除。經分析，按照“先外部、后內部；先試驗器，后產品”的原則進行排查。

1）設備泄漏。靜態檢查設備外觀，設備連接正確，無漏油、漏氣現象；設備運轉過程中進行檢查，仍無上述故障現象；檢查設備定檢情況，記錄完整。可判斷設備泄漏不是引起故障的原因。

2）油液污染度超標、油液溫度低粘度大。取樣試驗器中的油液介質進行化驗，結果滿足技術文件規定的等級和污染防控要求，且在一定溫度下檢查油液密度合格；檢查試驗器油液取樣的化驗情況，記錄完整。可判斷油液污染度超標、油液溫度低粘度大不是引起故障的原因。

3）試驗系統內出現多余物堵塞、油液污染。檢查試驗器油濾、油泵等定檢情況，未出現機械破損、磨損的故障現象，排除試驗系統內出現多余物堵塞、油液污染等故障因素。

4）結合面上的污物清理不徹底。電機修理時，若結合面上的污物清理不徹底，多余潤滑脂等污物積聚在軸封、端蓋、結合面等處，在壓差作用下會從間隙處向外漏油。分解檢查產品表面，無多余潤滑脂污染情況，排除污物清理不徹底的故障因素。

5）密封膠選用不當。經檢查質量記錄，現場電機密封使用密封膠為樂泰609零件固持膠，且在有效期內，符合技術文件要求。

6）密封件方向裝反。分解檢查電機軸封部位，密封件的裝配方向與技術文件要求一致，排除密封件方向裝反故障因素。

7）油室內壓增大，通氣孔堵塞。電機運行時由于風扇作用會產生一定負壓，增大了油室內外壓差，油室與外界雖設有通氣孔進行壓差平衡，但在使用過程中該孔易被堵塞，使油室內壓增大造成漏油。檢查電機通氣孔路，清潔無堵塞，排除通氣孔堵塞的故障因素。

8）電機內部潤滑脂被污染。電機內部潤滑脂被污染將使油質變質，導致油室內油壓增大，壓差導致端蓋組件和小端蓋結合密封部位漏油。分解檢查產品表面的污染情況，無潤滑脂污染情況，排除潤滑脂被污染故障因素。

9）分解電機軸封部位，檢查鞍型彈性墊圈、墊圈、滑動襯套，均未見異常。

10）密封件破損。分解滑動襯套處密封圈，發現密封圈與滑動襯套內接觸面嚴重磨損，由圓弧型面磨損為平面，判斷是滑動襯套裝配時密封圈擠壓到襯套內接觸面，在滑動襯套轉動時密封圈出現磨損，導致電機漏油，同時破損的密封圈渣隨著油液流出。

11）小端蓋Φ20mm孔與滑動襯套接觸不好。經檢查，小端蓋Φ20mm孔與滑動襯套接觸面存在劃痕，判斷為滑動襯套在小端蓋內發生了異常轉動，導致小端蓋內出現劃痕。

12）墊圈裝配中心與軸不同心。在測量平臺上使用千分表檢查墊圈的端面跳動為0.006mm，在工藝范圍內，排除墊圈裝配與軸不同心、傾斜不平的原因。

綜上分析，故障因素主要集中在電機軸封部位的滑動襯套與小端蓋和密封圈部位，為電機軸封部位故障，導致電機試驗時漏油。黑色油跡應為軸封部位密封圈磨損所致。下文采用微分測量法做進一步的分析。

3.2 故障原因定量排查

定量分析是對小端蓋、滑動襯套及其配合部位進行具體尺寸測量，確定引起故障的具體部位。使用內徑千分尺測量小端蓋孔徑，使用千分尺測量小端蓋孔深、滑動襯套高度、滑動襯套外徑（沿圓周測量4點，取平均值），并將測量結果與設計圖樣進行比對，結果見表1。

由表1判斷故障原因為小端蓋孔深小于技術文件規定、滑動襯套外徑大于技術文件規定（見圖3）。

3.3 故障定位

綜合定性、定量排查結果，從起動直流電動機設計說明書可知，小端蓋孔深超差，滑動襯套外徑超差，導致裝配后滑動襯套因墊圈及鞍型彈性擋圈擠壓受力，當起動直流電動機開始轉動時，滑動襯套在小端蓋內部轉動異常吃力，造成與小端蓋結合面的磨損，同時造成膠圈與滑動襯套接觸面異常磨損，最終導致漏油故障發生，破損的密封圈渣隨著油液流出。

因此，小端蓋孔深超差、滑動襯套外徑超差是導致電機漏油故障的根本原因。

3.4 故障排除

選配合格尺寸的滑動襯套進行裝配，更換該臺超差滑動襯套，測量滑動襯套外徑尺寸為Φ19.90mm。將該臺的小端蓋以軸承裝配面為基準，機加工深度至8.7±0.05mm并進行阿諾丁氧化。更換鞍型彈性墊圈、密封圈、墊圈。在試驗器上對起動直流電動機進行試驗，無漏油故障現象，滿足技術文件規定，排故措施有效。

4 預防措施和建議

1）按設計圖樣要求檢查測量滑動襯套、小端蓋尺寸，保證尺寸滿足要求，對發現的磨損、毛刺、壓坑等故障進行排除。

2）按照污染防控要求，每次試驗時對油液進行化驗。

3）裝配后和試驗前檢查清理電機通氣孔。

4）軸承裝配時，注意潤滑脂涂抹應均勻，無多余潤滑脂溢出，防止油脂污染電機軸封部位。

5 結論

這是一起因滑動襯套、小端蓋尺寸選配不當造成起動直流電動機漏油的故障，通過原理分析、現場實踐、措施驗證對故障進行了排除。對于難度大、系統復雜的故障，要尊重科學、實事求是，通過原理分析和現場實踐，運用測量和試驗數據，識別引起故障的根本原因，制定措施排除故障。