某型小型发动机壳体故障研究分析论文_黄健康1,,高飞2

摘 要：某型小型发动机的壳体故障危害性极大，经济损失较大。通过对断裂部分材料的化学成分、机械性能进行分析，来确定壳体断裂故障的根因，并制定了相应的控制改进措施，以防止产品后续使用过程出现此故障，以避免安全事故和经济损失。

关键词：小型发动机；壳体断裂；故障分析

1 概述

在客户使用过程中，当进行右发小型发动机(小型发动机1#产品)拆装时发现小型发动机动力涡轮壳体（即齿轮箱壳体）上与前机匣（即外壳体）连接螺栓处有一长约15mm穿透性裂纹。本台起动机使用情况如表1所示。

小型发动机到厂后上台架试验台进行性能复试，假起动+正常起动（30V，0.0343MPa）+正常起动（22V，0.206MPa），正常。

分解发现齿轮箱壳体一处凸耳（8号孔位置）断裂（图1），与外壳体螺栓对接的凸耳处光孔内侧有螺栓印痕（检查其余产品均有些印痕），零件批次号-4#。

图1 齿轮箱壳体凸耳断裂

2 齿轮箱壳体检查

2.1 尺寸计量

经计量XX23-150001齿轮箱壳体相关安装尺寸（图2）如表2所示。

图2 齿轮箱壳体安装孔

表2 尺寸计量结果

计量结果显示，除了8号孔断裂无法测量外，其余孔的位置度符合图样要求。此处尺寸位置度为加工保证，随机在装试现场抽取了两件齿轮箱壳体计量了其位置度分别为R0.03~R0.11和R0.03~R0.18，均合格，表示机加工可以保证孔的位置度。

2.2 机械性能检查

对凸耳断裂的齿轮箱壳体进行抗拉强度和延伸率测试，结果如表3所示（检测报告编号L201111-10），符合图样要求。

表3 测试记录

备注：（1）1#、2#试验分别从零件靠近两侧凸耳处的圆环壁上按试样要求切取；

（2）按HB 963规定，Ⅱ类铸件直接从零件取样测试的抗拉强度和延伸率应分别不低于65%和40%。

检查结果显示零件的抗拉强度和延伸率均合格。

2.3 成分和断口分析

对零件化学成分进行了检查，符合ZL106材料的规定。

对凸耳断裂处进行了断口分析，经在体视显微镜下观察，断口新鲜无陈旧性伤痕，零件断口为过载脆性断口，有轻微夹杂等缺陷。

3 检查结果分析

根据对齿轮箱壳体各项检查结果，其化学成分、机械性能合格，延伸率性能在下限，断口有轻微夹杂疏松等缺陷，相关尺寸合格，零件为过载脆性断裂。根据小型发动机的安装和工作环境，齿轮箱壳体安装端面起约32mm长度区域为高应力区，小型发动机前、后壳体对接带紧螺栓时此处会留有应力，若此处材质有缺陷将导致产品装机工作经受振动冲击时在此薄弱位置发生断裂。

4 故障结论

（1）小型发动机齿轮箱壳体凸耳断裂为由于材料轻微夹杂缺陷导致的过载脆性断裂；

（2）根据实际使用情况，此种故障仅发生一起，应为低概率事件，同时凸耳断裂后不影响小型发动机的工作性能并且断裂凸耳有螺栓固定不会出现飞出导致损伤飞机其他部件的安全事故。

5 措施

（1）加强XX齿轮箱壳体毛坯入厂检查。要求毛坯外协厂提供高应力区X光底片，每批入厂零件100%对安装法兰高应力区进行X光检查。

（2）为加强凸耳处强度，优化其受力状况，增大齿轮箱壳体凸耳根部过渡圆角，R0.5更改为R0.8+0.3。

[参考文献]

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作者简介：黄健康（1985—），男，江西景德镇，工程师，研究方向：产品特种技术分析。

论文作者:黄健康1,,高飞2

论文发表刊物:《科学与技术》2019年第22期

论文发表时间:2020/4/29

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