某型航空活塞发动机台架试车的滑油压力摆动故障分析

刘兴龙 周克家

（1、95988 部队，吉林 长春130000 2、95935 部队，黑龙江 哈尔滨150111）

近几年现代军事科学技术的发展使现代航空发动机结构较为复杂。活塞发动机长期处于高温，严苛的环境下工作，无法保证在运行过程中不会出现故障，所以在监控发动机运行状态的情况下应对其采取合理的诊断措施。较为常见的发动机故障就是滑油压力摆动故障，对整个系统有着非常关键得到影响。

1 滑油系统运行结构

在军事航空活塞发动机内部，滑油系统能够在发动机内部实现合理的滑油循环，使滑油可以有效传输，避免零部件表面过度摩擦，提升零部件的使用寿命。可以为一些受到热量较大的部件进行散热。其次，军事航空发动机滑油还可以当作螺旋桨调速变距的介质。在一般情况下，基于军事航空活塞发动机内部的特征可以使用压力润滑，喷射润滑和其余润滑方式进行零件润滑，还可以为其配备相应的传感器，对滑油系统内部温度实时监控，使滑油系统能够稳定运行[1]。活塞发动机内部滑油循环路线主要从滑油泵进入后通过活门，随后流入滑油油滤内，进入到活塞发动机各个环节，最后经过盖上调速器将其注入调速器传动盒中。而调速器滑油在流入油滤之后还会分成多个油路进入到摇臂室，转动件和螺旋桨控制油路内，如图1。

图1 活塞发动机系统

表1 金属对滑油的氧化影响

2 活塞发动机台架试车滑油压力摆动故障

以某军事航空活塞发动机为例，对其台架试车进行验收，在活塞发动机实际转速超出1300 转/min 的时候，内部滑油压力表指针会处于3-5.5kgf/cm3，而发动机实际转速表数值在50 转/min 上下波动，在活塞发动机间歇的时候会出现自动变距的声响[2]。对其原因进行深入分析，主要是因为活塞发动机滑油压力及其转速摆动应该符合技术标准，同时发动机工作性能应满足参数要求，进而使工作趋于稳定。滑油压力应与发动机转速相互协调，活塞发动机在稳定运行的过程中，可以使滑油压力及其转速更加稳定，受到滑油压力影响，若其中存在一个环节出现变化，那么也会对其他性能产生影响。基于当下台架试车实际运行中滑油压力，转速不稳定，还伴随螺旋桨自动变距故障的情况，导致滑油压力摆动的因素主要包括滑油泵自身故障，调速器内部故障，前机匣滑油路故障及桨轴衬套涨圈磨损程度较高等，此外，金属也会影响滑油泵内的滑油氧化情况，如表1。

2.1 滑油泵与进出口压力之间的关系

滑油泵进出口压力可以使用R1和R2表示，这时滑油泵出口至滑油压力传感器内部的路线以△R 表示，因此这时滑油压力R0表示为：R0=R2-△R，△R 作为滑油流量Q0，滑油运动速度V及流动阻力Ψ 的函数，那么这时△R 可以表示为△R=f1（Q0，V，Ψ），其中滑油流量Q0属于滑油泵内部实际供油量和调压活门Qsj和Qty的差，Q0=Qsj-Qty。

2.2 滑油泵故障

滑油泵可以加速滑油流动，为活塞发动机运行提供支持，保证滑油动力。某活塞发动机内部滑油泵的构成部分主要分为增压室，齿谷和吸油室，该活塞发动机滑油泵在附件机匣内安装。在发动机作业的时候，会是导致活塞发动机内部曲轴齿轮经过传动齿轮的带动实现滑油泵转动，同时主动齿轮还可以推动油泵壳体内的齿轮朝着反方向运动。在油泵进口处的齿轮，滑油泵安装面与壳体能够形成一个密闭空间，而这一空间就是增压室。在滑油泵工作的时候，会使吸油室内一些滑油顺着齿轮旋转带走，导致内部压力逐渐降低，这时滑油会从收油池内进入吸油室内，与齿轮旋转方向一致，直至转动到出口处，实现齿轮咬合。使滑油从齿轮凹陷处挤压到出口，滑油压力得到提升，主要是由于滑油在排出的时候因为阻力导致。

2.3 调速器问题

调速器主要分为齿轮式滑油泵，活塞离心式调速结构，调压阀门和操控结构。在实际工作的过程中可以通过对调速器进行合理调节对滑油压力进行控制，这时离心式调速结构内部的活塞控制螺旋桨油路会变更[3]。假如调速器实际平衡性较差，那么就无法稳定作业，便会出现滑油压力摆动的情况。前机匣滑油路故障。因为机匣前端滑油压力与油路之间的配合交较差，这时会导致调速器内部滑油量进入较少，无法有效运转，致使调速器内部滑油量不足目，产生调速器间歇供油和滑油压力摆动的情况。桨轴衬套涨圈磨损。这一故障主要是因为螺旋桨轴部支撑衬套上方涨圈槽内出现台阶，如果相关人员没有及时发现就会导致涨圈在槽内贴合度降低，在涨圈受力不够均匀的情况下会造成涨圈变形弯曲，出现接触不良的情况，降低其密封性，使大距，小距路径一致，最后调速器会减少对螺旋桨的供油，不能满足螺旋桨正常作业。这时调速器弹簧位置无法稳定在同一处，也会产生滑油压力摆动，进而造成转速摆动[4]。

3 活塞发动机台架试车滑油压力摆动故障预防手段

3.1 故障排除方式

造成滑油泵出口压力不稳定的因素是由于滑油压力的提升，导致滑油受到油泵齿轮的挤压与出口反作用力的干扰。因此对滑油泵出口压力大小产生干扰的主要因素主要包括滑油泵内部渗漏，滑油自身粘度问题，滑油温度和发动机实际转速问题。对于滑油泵内部渗漏的问题，可以在其他条件不变的基础上对滑油泵滑油压力产生干扰，若滑油内部渗漏越大，那么就会导致滑油压力减小。而齿轮泵泄露通道主要有三个，在滑油泵齿轮两端与壳体端盖之间存在一定的渗漏空隙，这种空隙属于轴向空隙，这种间隙将油泵高压腔和低压腔相连接，从而产生泄露。相关研究实践表示，齿轮泵内部渗漏量最大的为轴向间隙，占据整体渗漏量的九成。

车台排查。结合上述故障原因进行分析，可以在试车台架和台下对其进行故障排除，在对车台进行故障排除的时候，应该先对滑油泵尺寸进行检查，使滑油泵部件尺寸与设备相适配，若存在滑油泵尺寸与设备不适配的情况可以对其进行处理。若不存在部件尺寸不合问题，那么就可以将滑油泵尺寸不适配这一因素排除，说明不是由于这一因素所导致的滑油泄露量增加[5]。其次，对滑油泵调压活门进行分解，找出其中存在的异常现象，可以对活门进行更换之后进行试车检查，进行故障排除。最后，可以对机匣前端滑油压力配合油路实际尺寸进行检查，若没有异常现象则可以将这一因素排除。

分解排查。相关人员可以通过将前机匣和其螺旋桨轴上衬套进行分解检查，分析衬套上涨圈槽周围是否存在台阶，该发动机内部涨圈周围没有出现接触不良的情况，同时涨圈端面不存在接触痕迹，涨圈变形情况较为严重，密封性较差，同时衬套表面与桨轴着色检查没有异常。经过对上述内容分析后可以得知，导致活塞发动机出现试车滑油压力摆动的主要原因是因为桨轴支撑衬套涨圈出现了台阶，导致涨圈实际变形较为严重，无法与槽内贴合，降低了其密封性能，导致滑油系统内部大距油路之间互通，从而对滑油压力稳定性产生了一定的影响。对此故障排除的时候需要对螺旋桨轴支撑衬套进行更换，检查其着色，将涨圈重新安装，为滑油压力稳定做出保证。

3.2 预防发动机滑油压力摆动故障的方式

活塞发动机在实际运行过程中滑油压力与滑油油路情况系统组件工作状态有着直接联系，在台架试车的时候如果滑油压力参数出现了异常情况，这时就需要对滑油油泵组件及其调速器进行相应的检查，使其能够更好地对飞机运行起到辅助作用和预防作用。实际预防措施主要包括使用合格的调速器，进行滑油油路尺寸检查，进行涨圈尺寸检查。滑油油泵构件尺寸需要符合运行需要，并在飞行维护的时候进行滑油油泵组件更换。在实际飞行翻修的时候应提升对于调压活门和油泵配合尺寸的重视，从而为滑油油泵在转速下的正常参数做出保证。检查滑油油路和飞机机匣结合面配合情况是否合理，使各个结合面尺寸正常，避免出现渗漏情况。对于台架试车过程中出现的滑油压力故障，为了对其有效预防可以在实际检修的过程中重点检查涨圈台阶，若发现涨圈槽台阶，就应该立即处理。

结束语

综上所述，军事航空中活塞发动机在实际运行过程中其运行稳定性和滑油压力与转速有着直接联系。在出现滑油压力摆动的时候，就会导致活塞发动机滑油压力不稳定，转速不均，影响飞机正常运行。对于这类滑油压力摆动故障现象的产生主要是因为滑油尺寸超差，调速器内部问题，滑油泵调压故等，因此在对其处理和维修的时候应该详细检查滑油泵情况和调速器性能，进而使滑油路可以与尺寸相配合，进而为活塞发动机的稳定运行做出保证。