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摘要：为了彻底解决航空发动机存在的振动故障问题，本文主要从某航空发动机机匣同轴度的检测机理分析，找寻了机匣同轴度存在的故障问题，并且提出了相应的解决方式。通过制定选配偏心环、机匣安装边位移以及车削机匣等多种检测故障的修复方式，采取增设自动化电动测具等改进方式，来提升机匣同轴度的测量精度，确保发动机装配质量满足需求。
关键词：航空发动机；机匣；同轴度；测量；调整
1.在航空发动机返厂排故以及修后无法正常交付出厂的常见故障情况是振动，这种现象在相同型号的航空发动机中大部分都发生过，并且是在使用过程中出现的，长时间以来其是限制航空发动机正常运行的主要因素。本文主要对发动机机匣同轴度不合理的调整和修复技术展开了相应的研究工作，通过制定相应的措施来满足发动机实际需求。
2.发动机结构特征
某大型发动机机匣同轴度主要是由支点同轴度和静子机匣同轴度两部分组建而成。发动机支点同轴度又分为三段，分别为低压涡轮后支点相对高压压气机前支点的发动机机匣同轴度、中介机匣小同心度以及低压前支点相对低压后支点的压气机静子组件支点跳动。
以位于涡轮支承组件内的低压涡轮后支点对中介机匣组件内的支点跳动情况举例，简单论述了发动机机匣同轴度的检测原理。
通过检测方法来合理调整和控制低压涡轮后支点轴承安装座内表面M中心相对高压压气机转子前支点轴承安装座内表面O的中心偏移，调整低压涡轮导向器蜂窝插件表面中的N2、N4高压涡轮导向器嵌入件表面和旋流器凸峰表面N1、N3以及偏心环密封盖表面。
同轴度测量原理
某型发动机机匣同轴度主要是以中介机匣为标准，模拟发动机工作状态，按照顺序将高压静子组件、9级整流器、带偏心环密封盖以及高压涡轮导向器的热换气机匣组件等放在测量夹具中，分别将其固定拧紧之后，平均向周围测量M、N2、N4、N1、N3表面跳动值。
同轴度测量原理图如下所示：
图1 同轴度测量原理 图2 合格的偏心环Φ1面中心偏移量位置
中介机匣内中心点O和涡轮支承内中心点M形成轴线，也就是发动机的实际中轴线，它可以保证M和O之间的同心度和发动机机匣同轴度的要求相符合。在中介机匣0面为基准的基础上，根据各个测量面在中轴线方向上距O、M支点的距离，合理的划分发动机实际中轴线。实际要求涡轮支承轴座M座M跳动相对基准O的中心偏移量不大于0.2mm，N2、N4的偏心量以M为中心点，偏移不可以超出0.2mm，N1、N2的偏心量以O到M距离的80%为中心，偏移不超出0.2mm。因为考虑到转子下沉经常受到多种因素的影响，偏心环中心点位于中心轴向上距离点的O距离，大约为O到M点距离的46%左右，并且该截面的实际中心位于发动机轴线基础上再下移0.2±0.05mm，并且偏移不超出0.15mm区域内。
3.同轴度测量分析
在专用测具中，分析以机匣各测量面的理论装配上刻线对表确定测量零点，依次测试各表面实际跳动值，其中，1、3、5、7的坐标值确定点在空间XY坐标系下的一个坐标点，2、4、6、8点坐标值确定理论空间和XY坐标系相差45°的同原心坐标系Xt、Y1下的另一个坐标点。以一台发动机数据为主要的例子，准确测量涡轮支承M面的1、3、5、7点跳动值为0.006、0.35、0.16、0.26，对1、5点数据分别取差值初一2计算出点的具体数字。
上图是合格的偏心环Φ1面中心偏移量位置，从图中可以看出，考虑转子下沉因素，对偏移量不合格的偏心环通过调整偏心环上定位孔装配位置和更换偏心环组的方法，保证水平方向便宜不超出0.15mm。
4.同轴不合格常见故障分析
4.1机匣同轴度不合格常见故障
①，M点中心没有处于规定区域内。
②，表面N2、N4、N1、N3超出规定值。
4.2人为因素误差排除
对以上出现的故障排除，应当重点考虑大组件之间的装配误差，排除安装边件装配间隙和紧固螺钉的拧紧力不均匀等情况。一般操作流程是：卸载机匣安装边之间的连接紧固螺钉，机匣壳体各结合安装便应清洁、无机械损伤情况，待彻底排除故障之后，再重新装配进行机匣同轴度检查。
4.3表面N1、N2、N3、N4、线长故障排除
排除人为因素产生的误差，并且针对各测量表面线超长故障情况，使用机械方式对应机匣耐磨层的磨损表面，在设计图纸要求区域内，合理调整相应测量表面的跳动值来增长各表面的现场，保证同轴度检测精度需求。
4.4表面Φ1中心点超出故障排除
偏心环结构如下图所示：
图3 偏心环结构
从上图可以看出，偏心环分为5个类型，其中0组偏心环只有一个定位孔，剩下组别的偏心环有9个定位孔，每个定位孔组别间的偏心量变化具备一定的规律。每组偏心环的第5孔是基准孔，0组偏心环无偏心量，剩下4组偏心环之间相差0.1mm，而且同一组别的偏心环选择不同定位孔均可轻微改变点中心的位置，这样一来，可以通过转动偏心环交换定位孔装配位置或者更换偏心环组调整Φ1的中心位置，保证轴度的准确性。
5.同轴度不合格深度修理
5.1车加工中介机匣安装边端面
针对机匣同轴度额的各测量面中心点散乱分布并且M点偏离过大的情况，无法通过位移焦孔修复故障的时候，可以对高压静子后机匣安装边端面，详细检查中介机匣安装边端面尺寸，记录好各安装跳动值，在这一数据的基础上，分析各测量面中心点的分布规律，保证安装边最小壁厚处于2.88mm左右。这一种修理方法的目的是迫使发动机后部机匣组件装配后产生轻微倾斜情况，使得涡轮支承的轴承座中心M点和各测量中心点集中产生位移情况，再利用辅助调整措施来满足技术需求。
5.2铰非定位螺栓孔
铰非定位螺旋孔的修理方式仅在空换热器机匣安装边上的精密螺旋定位孔已经达到最大组别，并且采取其它修理工艺无法保证机匣同轴度技术要求前提下实施一种深度修理工会。操作方式和机匣位移铰孔实施方案一样。这一方案存有一定的风险性，但是可以降低发动机修理成本。
测量设备改进
发动机机匣同轴度的早期测具是手动摇臂旋转转轴，皮带传动。实测数据之后，人工记录并且绘制测量面中心点位置图。因为发动机机匣组件呈现立式装置，测量装置比较高，在测量的过程中，需要两个人共同配合完成。测量期间，人工摇转摇臂存在着转动不均匀、测量点控制不准确等误差性失误，它对于发动机同轴度故障判断以及修复的准确性产生了很大的影响。
7、结语
本文通过分析故障问题，提出了相应的排故方案，其从一定程度上缩短了故障判定修复周期，保证了发动机装配质量。
参考文献
[1]栾艳华.某型航空发动机机匣同轴度测量[J].航空发动机,2016.
论文作者:王立红
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/15
标签：同轴论文; 偏心论文; 测量论文; 发动机论文; 支点论文; 涡轮论文; 表面论文; 《防护工程》2018年第7期论文;