通用航空发动机曲轴配重翻修探讨

钟声刚

（中国民用航空飞行学院，四川 广汉618307）

0 引言

配重是多曲柄航空活塞发动机曲轴组件的重要部件之一，其主要功能是通过自身的摆动来消除发动机运转时曲轴系的扭转振动。一旦失效，会导致发动机内部严重受损，严重时发动机立即停车。曲轴配重通常为圆弧形合金钢金属块，其常见安装方式是通过滚柱、挡片及卡圈固定曲轴的安装凸耳上[1]。某型六缸航空活塞发动机曲轴配重的典型安装连接如图1所示。

图1 典型航空活塞发动机曲轴配重安装示意

配重的翻修是一个高风险的技术活，在翻修前必须收集厂家相关的适航性技术资料，认真研读、消化吸收后才能进行具体的翻修。图1的型航空活塞发动机配重翻修有关的技术资料主要有表1所列文献组成。目前国内还没有其他机构对航空活塞发动机曲轴配重进行正式翻修，配重翻修中目视检查和磁粉探伤等常规的修理方法和发动机其他核心部件如连杆、曲轴等的此类修理方法类似，本文不再论述，重点论述配重修理方法中的核心部分——衬套的拆装、磨削与验收检查。

表1 配重翻修技术资料清单

1 修理方法

1.1 衬套的拆装

配重衬套在使用过程会发生不同程度的磨损，会使其孔径变大，变化的孔径会改变配重的摆动半径，进而改变其原始设定的摆动频率，降低消除扭转振动能力。故为了恢复配重的功能，配重翻修时，衬套为强制更换件[2]。如图2所示为使用专用的工具进行衬套的拆装。

图2 配重衬套的拆装

1.1.1 衬套的拆卸

（1）先将配重衬套拆装专用工具底座平放在手压床的工作台上，然后在配重凹槽内安装合适厚度的控制垫块，并使用滚花定位螺钉固定配重与垫块，随后将装好垫块的配重侧平放在底座上，使配重侧面垂直于手压床的挤压芯轴，最后使用压床的芯轴和衬套拆装压杆从配重的一侧压出两衬套[3]，见图2。

（2）翻转配重用同样的方法压出配重另一侧剩余的两衬套。

1.1.2 衬套的安装

在进行衬套安装前必须检查其安装孔的状况及几何尺寸，孔壁必须光滑无任何压痕、划伤及剥落等缺陷，至少在互成90°方向上测量其孔径必须符合厂家规定的尺寸。为了便于记录检测数据，对配重衬套安装孔进行如下标记识别。将配重正常放置平台上，如图3。配重件号一面面对工作者，规定前面下部对应的直边为#1直边，后面对应的直边为#2直边，左边对应的衬套孔为#1衬套孔，右边对应的衬套孔为#2衬套孔，如此配重上4个衬套安装孔就可依次标记为 B11、B12、B21、B22。

图3 衬套安装孔的标记识别

（1）与衬套拆卸相同的方式摆放专用工具，不同的是，此处应使用形状略有不同的控制垫块，衬套安装垫块为一实心款（与留有衬套退出空洞的拆卸垫块不同）。

（2）选取正确件号的衬套，先将一衬套平整的预压进安装孔，确保衬套中心线与挤压芯轴中心线重合后，使用压床的芯轴和衬套拆装压杆缓慢压入衬套，直到衬套初始进入安装孔那一端与控制垫块接触为止，重复同样的步骤压入同侧的另一衬套。

（3）翻转配重，翻转时注意保护控制垫块，确保控制垫块不从配重中脱出，用前述同样的方法压入另一侧的两衬套。

1.2 衬套的磨削

为了达到标准的孔径及润滑油膜均匀的附着，新安装的衬套必须进行精密磨削，可按如下方法在内圆磨床上完成此项工作。

（1）先在内圆磨床上组装配重磨削夹具，如图4所示。随后在磨床前端平台上固定杠杆表的磁性底座，装入合适分度值的表头，将表头探针与待磨衬套下端内壁接触，预压紧至合适位置使得杠杆表指针能有一定的活动范围，手动旋转夹具并观察杠杆表的跳动量，根据需要通过木质榔头轻敲配重或调节矩形定位块的松紧程度，使配重可以根据需要上下、左右轻微移动，从而调节待磨衬套孔中心轴与旋转轴尽可能同轴，校准衬套孔中心线与旋转轴中心线的对中度必须在规定范围之内。

图4 配重衬套的磨削

（2）在确定对中度满足要求后，首先拧紧前面内六方螺钉以使配重前面内壁与夹具紧密贴合，如前述手动旋转夹具，检查待磨衬套的对中度有无偏移，如对中度符合上述要求，继续下一步，如超差，重复步骤1，直至对中度符合要求为止。

（3）磨削前测量待磨衬套内径，通过与标准孔径对比判定大致磨削量，选用能够满足衬套磨削表面粗糙度的磨削头（油石粒度通常为300目以上），随后运行内圆磨床，将一侧同轴两衬套孔磨削至规定尺寸。

（4）拆卸并翻转配重，重复前面的步骤，将配重另一侧的两衬套磨削至规定孔径。

2 验收检查

修理后的配重需进行磁粉探伤、平衡性检查、孔径测量、衬套中心高及衬套平垂度等一系列的验收检查，以判定修理后配重的适航性。这些检查中衬套平垂度检查相对复杂，以下重点进行相关论述（其他检查相对简单，不一一论述）。

2.1 衬套平垂度检查原理

配重水平放置时（如图5所示），左右两边前后衬套中心线分别与水平面的平行程度为平行度、中心线与垂直平面的平行程度为垂直度。检测时分别以检测装置的水平面和垂直面为基准，在每组衬套内安装标准的测量销钉，借助杠杆表测量销钉两端的最高点，两点之间的差值即为每组衬套中心线与基准面的平行度。

图5 衬套平垂度检测原理示意图

2.2 衬套平垂度检查方法

将检测装置水平基准面平放在水平台上，选择合适的垫块（与磨削时选择一样），用固定螺钉将配重正确固定（配重的底部直边及其开槽的一内表面为定位面）在检测装置上（面对纸面，配重件号一面朝左，如图6所示），随后安装测量销钉。先用杠杆表以水平基准面为起点测量一销钉左端（面对纸面）的最高点，记录下数值P1，随后水平转动检测装置，测量该销钉右端的最高点，记录下数值P2，P1-P2的差值的绝对值即为该销钉对应衬套组水平方向与基准面的平行程度，用同样的方法可测量出另一组衬套的平行度。

将检测装置水平基准面翻转90°放置，即使其水平基准面位于垂直方向、垂直基准面位于水平方向，用前面测平行度同样的方法即可测量出衬套的垂直度。

图6 衬套水平度测量

3 结束语

依据以上方式，公司的维修机构编写了相应的该型航空活塞发动机曲轴配重翻修工艺、工作单并建立配重的实际维修能力。截止目前，该维修机构按此工艺、工作单的标准已累计翻修配重约100件，所翻修的配重全部投入发动机翻修使用.使用这些配重翻修的发动机现已累计使用10万小时，从未出现因翻修配重失效导致的机械故障。这表明按本文探讨的方法翻修的配重不仅质量好而且安全可靠。