某型航空发动机止推轴承故障分析与处理

陈朝刚

摘  要：航空发动机代表着一个国家的顶尖工业水平，同时也是飞机的动力核心。现代航空发动机结构是极其复杂的，其内部任何一个构件出现问题都将影响到航空发动机的输出性能。轴承是航空发动机中的重要零部件，其主要用于航空发动机内部结构的支撑和旋转传动。航空发动机工作状态是极其恶劣的，高温和振动都将对航空发动机轴承的使用寿命和使用性能产生极为严重的影响。文章以某航空发动机为例，就该型航空发动机所出现的止推轴承故障进行分析阐述。

关键词：航空发动机;止推轴承;故障;分析处理

Abstract： The aero-engine represents the top industrial level of a country， and it is also the power core of the aircraft. The structure of modern aero-engine is extremely complex， and problems with any of its internal components will affect the output performance of aero-engine. Bearing is an important part of aero-engine， which is mainly used for internal structure support and rotary transmission of aero-engine. The working condition of aero-engine is extremely bad， high temperature and vibration will have a very serious impact on the service life and performance of aero-engine bearings. Taking an aero-engine as an example， this paper analyzes and expounds the faults of thrust bearings in this type of aero-engine.

前言

轴承在航空发动机中发挥着极为重要的作用，由于航空发动机中的轴承工作环境极为恶劣，导致航空发动机中的轴承发生故障的几率极高。航空发动机中轴承出现的故障种类繁多，其中较为常见的故障主要有轴承滚道磨损、点蚀、划伤、滚动体掉落及保持架断裂等。航空发动机轴承故障将会导致航空发动机出现振动、断轴、抱轴等問题，严重的甚至会出现航空发动机空中停车的重大安全故障。为保障飞行安全，需要积极做好航空发动机轴承故障的分析与处理，本文结合某型号航空发动机对如何做好航空发动机止推轴承的故障分析与处理进行了说明。

1 某型号航空发动机止推轴承的故障现象

在对某型航空发动机做日常外场滑油光谱检查时，发现滑油中的Fe、Cr元素的含量远超过了规定标准，但是在磁性金属检测环节并未发现大量的金属屑，且并未发现明显的异常现象，通过对发动机油滤装置进行深度检查，发现油滤中含有较多的金属屑，从而影响了航空发动机的正常运行。通过对航空发动机进行拆解，发现航空发动机低压转子轴承辅助列轴承保持架出现严重的问题（磨损、断裂），轴承滚珠磨损严重并伴随着一部分滚珠的掉落，轴承周边有大量金属碎末，轴承其他部分并未发现明显异常。而后对航空发动机的维修记录进行检查，以往记录中并未对航空发动机轴承故障有所记录，定期对航空发动机进行检查中也并未发现明显异常。

2 某型航空发动机轴承故障分析

2.1 某航空发动机止推轴承结构

某型航空发动机低压转子所使用的轴承采用的是止推滚珠轴承，轴承内滚珠由主列和辅列两部分所组成，轴承主列和辅列分布在同一轴承内圈上，该止推轴承内圈与中介轴相连，轴承的压紧和固定采用的是花键螺母1和杯型垫圈， 轴承的外圈靠压在高压转子后轴的内圆柱面上，将轴承的主列靠压在内圆柱面上， 在轴承的调整固定上采用的是花键螺母2与预紧弹簧相结合的方式来为轴承的辅助列提供合适的轴向力，施加在轴承辅助列上的轴向预紧力相后再次传递到轴承的主列中，从而使得轴承主列能够以合适的运行状态运转，避免因受力不当而发生打滑问题，提高轴承内外圈、保持列和滚珠的使用寿命。某型航空发动机止推轴承结构如下图1所示。

2.2 某型航空发动机止推轴承受力分析

航空发动机运转时转速极高，轴承转动过程中将受到轴向和径向两方面的作用力，其中轴向作用力对于轴承的影响破坏较大。该型航空发动机运转过程中如其高压转速在最高转速的83%以内时，航空发动机轴承将会承受来自于主列外侧的前向力，轴承保持架将长期承受一个后向的作用力，在调节预紧弹簧时需要将预紧轴向力调节到稍大于轴承所承受的前向轴向力，保证航空发动机止推轴承承受一个后向的作用力，将压缩弹簧压缩至最大的压缩状态。而当航空发动机的高压转速超过最高转速的83%时，其将承受一个后向的作用力，为确保航空发动机止推轴承滚珠主列能够获得一个良好的运行状态，需要将压缩弹簧的预紧压力调至最小压缩状态，实现航空发动机止推轴承保持架的受力平衡。

2.3 航空发动机止推轴承的故障现象

在对航空发动机止推轴承进行外观检测时，发现止推轴承内圈颜色较深呈乌青色，止推轴承主列外圈与滚珠颜色明亮，并无明显异常。止推轴承主列保持架内侧呈现出明显额挤压摩擦痕迹，从而意味着止推轴承长期承受着后向的轴向力。而后，再对止推轴承辅助列进行外观检测，辅助列外圈有明显的磨损痕迹，内圈滚道有金属剥落、爬坡现象，滚道侧边有明显的挤压卷边现象，同时在止推轴承内圈滚道上有明显的挤压和划痕。辅助列的滚珠磨损严重，严重的甚至有一些滚珠已无法保持圆形。