某型發動機加力三角安裝座間隙偏小故障分析

■ 夏海波 徐成方 俞振華 蔡元鋼/襄陽航泰動力機器廠

0 引言

加力三角安裝座（簡稱三角安裝座）是用于固定加力燃油泵到加力總管的燃油進油管與加力燃油總管之間的盤式連接件。為了防止三角安裝座發生漏油故障，裝配時要進行嚴格控制，不僅要對固定螺栓進行力矩控制，對間隙也有嚴格要求，但是在實際生產過程中三角安裝座的間隙經常出現不合格情況。技術文件規定三角安裝座的間隙為3.0～4.00mm，某型發動機裝配過程中經常發現該位置處間隙小于3.00mm。

1 故障描述

在廠內進行外部管路裝配時，發現1號發動機三角安裝座間隙為2.25mm，2號發動機三角安裝座間隙為2.35mm，均小于技術文件要求。

2 原因分析

2.1 裝配關系分析

如圖1所示，加力燃油管路的連接是通過螺栓（3件）將導管（1件）、卡環（2個半環）、接頭（1件）、后三角安裝座（1件）等連接在一起的，其中，導管與后三角安裝座的間隙為3.0～4.0mm，半環安裝于接頭上，用于調節導管與后三角安裝座的間隙。加力燃油導管連接處的密封通過導管的內球面和接頭的球面以面接觸的方法保證。

圖1 裝配關系圖

2.2 故障統計

梳理三角安裝座間隙不合格情況，2018年共發生15起，均屬于間隙小于規定值，不合格的間隙一般分布在2.4～2.8mm間。

2.3 故障機理分析

三角安裝座管路連接部位的面接觸質量直接影響管路連接的密封質量，影響導管連接處密封的因素有安裝間隙值和三處的間隙差值。在實際裝配時，三處的間隙差值可通過改進螺栓擰緊順序進行調整，但三角安裝座安裝間隙不好控制，原因是發動機使用一個壽命周期后間隙變小，超差規定的下限值。影響三角安裝座間隙的因素有以下幾方面：一是導管的內錐面與擴散器安裝球頭在工作一段時間后發生磨損，導管內錐面相對球頭工作面發生下移，間隙變小；二是后三角安裝座的槽內發生磨損，槽深變大，相對于導管的位置發生上移，間隙變小；三是卡環發生磨損，厚度變小，三角安裝座的位置相對導管發生上移，間隙變小。

2.4 建立故障樹

針對三角安裝座間隙不合格中間隙小于規定值進行分析，建立故障樹，如圖2所示。

圖2 三角安裝座間隙小于規定值的故障樹

2.5 小結

對照故障樹，對內錐面磨損情況、三角安裝座安裝面及安裝槽、卡環工作面及安裝關系、裝配方法進行逐一排查，確認間隙變小的主要原因是發動機在使用一定時間后機件老化，加力管接頭和導管在擰緊力的作用下內錐面發生磨損（見圖 3），使三角安裝座間隙減小。

圖3 磨損的導管

另外，由于半環和三角安裝發生磨損使半環的厚度變薄，三角安裝座的安裝槽的深度變深，也造成間隙變小（見圖4）。

圖4 卡環和安裝座卡槽對照圖

3 制定排故措施

通過以上分析，對三角安裝座間隙小故障制定以下兩項排故措施：一是不改變結構，依次更換后三角安裝座、半環和導管，逐一驗證后三角安裝座間隙是否合格；二是改變相關組件的結構，首先更改半環圖樣，增加組別，將半環尺寸增加為4mm、4.5mm兩個組別并進行試車驗證，然后針對導管內錐面磨損進行研究，更換內錐面頭部，修復導管內錐面磨損，最終實現間隙合格。

3.1 間隙不合格排除方法

在不改變結果的情況下，統計20臺次發動機三角安裝座安裝槽的深度，后三角安裝座的尺寸不同；對卡槽進行測量（見表1），發現存放卡槽的厚度為3mm、3.5mm，查閱卡環圖樣有兩組尺寸，分別是3.0mm和3.5mm。

表1 卡環和卡槽實測對照表

針對三角安裝座的間隙值小于規定值，初步確定了排故措施：第一步，分下導管與三角安裝座，更換為加厚的半環，檢查間隙是否合格；第二步，如不合格，更換三角安裝座，選擇深度較小的；第三步，如果采取兩項措施后均未排除故障，更換導管。

如采取以上三步措施后故障仍未排除，計劃從兩方面開展研究：研究三角安裝座的更換，通過模擬裝配，選擇配合較好的三角安裝座進行更換；針對半環的厚度增加組別，通過增加半環厚度來提高配合間隙。

3.2 更換后三角安裝座

3.2.1 后三角安裝座頭部去除

1）先分離故障通向加力總管的燃油進油管的三角安裝座，從四面加熱釬焊連接部位，將燃油進油管從三角安裝座內脫焊取出，用銼刀或刮刀清除殘余釬料，清除時不允許損傷主體材料；

2）去除故障三角安裝座，更換合格三角安裝座；

3）對照同型號燃油進油管重新組合；

4）將組合好的燃油進油管重新釬焊焊接；

5）釬焊前將待焊部位及周圍20mm內用刮刀刮至露出金屬光澤，并用脫脂棉蘸無水乙醇將待焊處清洗干凈，無油污、銹蝕、裂紋、毛刺等，保證組合以及焊接要求；

6）釬焊后應在4 h內清除釬焊部位表面殘留焊劑（必要時送熱表進行清除），防止殘留焊劑腐蝕導管；

7）為了更好地實現導管的三角安裝座更換的目的，可先使用報廢導管進行三角安裝座去除試驗。

3.2.2 保證焊接質量

按制造廠的企標Q/3B578《金屬導管焊接質量檢驗》進行檢查，保證焊接質量。釬焊縫質量檢驗要求為：

1）所有焊縫均應100%用目視或不大于10倍放大鏡進行外觀檢驗；

2）釬焊縫表面應為均勻的、圓滑的轉接；焊縫表面應光滑、平整；

3）導管直徑不大于16mm，允許存在兩個間隔距離不小于5mm、直徑不大于0.5mm的表面氣孔；

4）導管直徑不大于16mm，允許存在總面積不大于2mm2的表面疏松；

5）直通三通管的釬焊縫深度應不小于2.0mm。在釬焊縫深度內允許存在氣孔、夾渣等缺陷，但避開缺陷應有一條無缺陷的、連續的、封閉的“曲線帶”寬（釬焊深度），允許分別比上述規定小1.0mm；

6）不允許有釬焊縫裂紋和被焊主體材料裂紋；

7）釬焊導管主體材料不應有咬邊、燒穿；

8）焊接缺陷的排除：

a.釬焊導管如有咬邊、燒穿、主體材料裂紋、管壁減薄的情況，該導管應報廢；

b.釬焊縫表面不光滑、表面氣孔、表面疏松、表面裂紋、焊瘤等缺陷允許用打磨法或補焊法排除。打磨時不允許損傷主體材料；

c.釬焊縫內部超標的缺陷（氣孔或未焊上等）允許用補焊法排除。補焊前應將釬焊縫圓角打磨去除，打磨時不允許損傷主體材料；

d.同一導管同一焊接處允許補焊二次。更換的導管或接頭的焊接計入補焊次數；

e.補焊時用的填料與焊接時用的填料相同，也可用焊接性能更好的填料。補焊時允許不加填料。補焊后的焊縫按原檢驗方法進行檢驗。

3.2.3 X光檢驗

進行X光檢驗時，導管按兩個互相垂直的方向或互成一定角度的兩個方向透視每一條焊縫。對所有補焊的導管焊縫進行X光檢驗。

3.2.4 液壓試驗

對導管進行液壓試驗，焊縫不允許有滲油或漏油缺陷。

3.3 增加半環組別

為了進一步研究后三角安裝座間隙不合格排除方法，對于原厚度為3.0mm和3.5mm組別的卡環，將組別增至4.0mm、4.5mm的厚度。通過采取此措施，能有效解決部分發動機后三角安裝座間隙不合格的故障。

4 故障預防措施

為了預防三角安裝座裝配后發生磨損，建議在裝配時按以下要求進行控制：

1）裝配前檢查導管的三角接頭錐面、擴散器上的加力燃油管接頭球面有無碰傷、變形，復查加力燃油管接頭在擴散器上的凸出量應不小于20mm；

2）裝配時先進行假裝。用手擰緊導管連接螺帽直到接觸為止，檢查上下安裝座相對位置的偏移尺寸，三角形各邊相對位置的偏移量不超過6mm；

3）放上球形墊圈，用手擰上安裝座固定螺栓，并擰緊直到錐面與球面接觸為止；

4）從接觸面開始均勻地并按次序地擰螺栓二至三個棱面，再擰松；

5）嚴禁用擰松或擰緊安裝座的固定螺栓來保證間隙和間隙差。