航空发动机附件机匣轴承失效故障复现试验

针对航空发动机在飞行时附件机匣的深沟球轴承发生铆钉断裂、沟道剥落2种失效故障,为了定位故障原因,开展了2 套轴承外圈沟道预损伤及4套轴承铆钉断裂的轴承失效故障复现试验。结果表明：轴承故障失效时序为外圈沟道由于表面损伤 先产生表面疲劳剥落,然后引发铆钉断裂;结合轴承的原材料、设计、工艺、质量及其在机匣上安装使用情况等的复查结果与轴承 拆卸试验结果,确定轴承拆卸工艺不当是产生外沟道表面损伤的主要原因。采用轴承内圈拆卸工艺后可有效避免拆卸过程中的 轴承沟道损伤,从而预防此类故障的发生。     

高DN值滚子轴承保持架断裂分析

对高DN值(轴承内径与转速的乘积)滚子轴承保持架断裂的故障机理进行仿真,采用超高周疲劳理论对仿真结果进行分析,结果表明:以往基于高周疲劳概念的保持架设计方法不适用于高DN值轴承保持架,超长寿命期内造成断裂所需的应力远低于材料的疲劳极限。造成高DN值滚子轴承保持架断裂的主要应力来自高转速带来的离心应力,而兜孔圆角过小导致应力集中过大是造成轴承保持架断裂主要原因,因此增大保持架兜孔圆角或清根能够降低局部应力集中,有利于防止保持架的断裂,提高轴承的可靠性。     

航空发动机主轴轴承保持架疲劳断裂机理

以WP6发动机轴承为例,对航空发动机主轴轴承保持架疲劳断裂的机理进行了分析探讨。分析认为,保持架能否产生疲劳断裂主要取决于钢球和兜孔之间碰撞力的大小,而碰撞力的大小又主要与角速度变化量有关,最后提出了预防措施。     

某型发动机自由涡轮后轴承铆钉脱落故障分析

1 故障现象2009年4月，海军某团对某型570号发动机进行150h定期检查时，发现自由涡轮后轴承有6个铆钉头脱落，2根铆钉脱落。该型发动机自由涡轮后轴承为球轴承（见图1），     

某型涡轴发动机转子轴承失效故障分析

针对某型涡轴发动机使用中动力涡轮转子Ⅴ支点轴承失效故障,通过失效分析、转子同轴度检查、滑油流量检测、轴承材料分析、轴承硬度检查等,查找故障产生的原因,并提出针对性的改进措施。     

某型发动机二支点轴承失效故障分析

二支点轴承失效会使发动机振动超过限制值,甚至可能导致低压转子轴断裂。对某型发动机二支点轴承失效故障进行了检测,通过分析轴承失效原理,建立了故障树并逐一进行排除,找到了二支点轴承失效的原因,提出预防措施和改进建议,可为类似故障的排除提供参考。     

某型燃气涡轮起动机轴承压板端面异常磨损问题分析

正某型燃气涡轮起动机(以下简称起动机)在试车后分解检查发现轴承压板端面与轴承外环接触位置有严重的滑动磨痕和金属粘结剥落现象(见图1)。由于轴承压板端面磨损加剧,其剥落的金属碎屑进入轴承滚道和保持架兜孔内,极端情况下有可能导致轴承失效,从而影响起动机正常工作。该型起动机正是由于此原因发生过一起轴承失效故障。     

V形兜孔圆柱滚子轴承的高速动态性能

保持架打滑和动态不稳定是航空发动机主轴圆柱滚子轴承面临的难题,为此提出一种V形兜孔圆柱滚子轴承,并对其保持架打滑及稳定性展开研究。运用Hertz接触、弹流和流体润滑及牛顿-欧拉动力学理论,建立径向刚性加载下轴承的动力学模型,在此基础上,利用变步距龙格库塔数值积分法进行动力学数值仿真,探讨了V形兜孔的几何参数对保持架打滑及稳定性的影响,分析了兜孔优化后在不同转速下保持架的打滑特性、稳定性及兜孔/滚子碰撞特性,结果表明,V形兜孔的几何参数对保持架打滑及稳定性的影响显著,在30 000~60 000 r/min的转速范围内,优化轴承保持架的打滑率明显低于普通轴承,涡动半径明显小于普通轴承,滚子对兜孔局部碰撞的力幅值和频率也明显小于普通轴承。     

滚动轴承保持架-滚动体接触动力学建模与接触特性

采用非线性弹簧单元、阻尼单元模拟保持架与滚动体之间的碰撞接触,并综合考虑碰撞接触、摩擦以及兜孔间隙等非线性因素,建立了滚动轴承动力学分析模型。通过动力学仿真研究了保持架与滚动体之间的碰撞接触特性及轴承载荷、转速对保持架接触特性的影响。研究结果表明:滚动体与保持架兜孔前、后端交替产生非连续性碰撞接触并造成保持架转速出现不规律的波动。滚动体与保持架兜孔前、后端接触力的最大值和保持架转速的波动范围随着轴承径向载荷的增加而减小,随轴承转速的增加而增大。所建立模型可为滚动轴承的设计及保持架的失效分析提供理论依据。      

飞机进气道铆钉脱落打坏发动机原因分析及控制措施

分析了某型飞机进气道铆钉脱落打坏发动机的两起典型故障原因,研究了铆接缺陷检测工艺方法,提出了采用超声波检测方法进行排故或消除故障隐患,使进气道铆接质量得以有效控制。     

某液体火箭发动机涡轮泵球轴承故障机理及改进方案(已撤稿）

针对某型号液体火箭发动机涡轮泵球轴承在试验过程中出现的故障,在进行轴承故障机理分析的基础上,对轴承关键结构参数进行了改进,使用滚动轴承动力学分析软件SARB(simulation and analysis of rolling bearings)对比分析了改进前后轴承的接触应力、接触角、旋滚比、保持架打滑率和质心轨迹等性能参数,并通过试验手段验证轴承改进方案和动力学分析结果的正确性。结果表明:轴承结构参数改进后,内接触角减小,保持架打滑率由10%下降到4%,钢球旋滚比和打滑速度均降低,钢球和保持架运转稳定性均提高。      

某型飞机L型材铆钉脱落故障分析

某型飞机在大修试车过程中发现隔框与L型材连接处铆钉脱落,L型材R区撕裂,对铆钉、隔框进行外观检查、ABAQUS有限元分析研究,得出故障原因为飞行过载导致铆钉剪切断裂,大修试车过程中振动导致铆钉脱落。针对此故障提出了相应的解决方案,为后续同类故障的排除提供指导和参考。     

保持架打滑对航空发动机主轴承故障特征频率的影响

通过理论推导,得到保持架打滑率与轴承内、外圈和滚动体故障特征频率之间关系。利用圆柱滚子轴承支承的转子实验台验证了推导公式的正确性,并研究保持架打滑率、实际故障特征频率与理论公式偏差随转速的变化规律。结果表明:随着转速升高,滚动轴承保持架打滑率趋于增大,导致轴承实际故障特征频率与基于纯滚动假设的理论计算值的偏差也随之增大。研究结论对于航空发动机主轴承的故障诊断具有指导意义。      

航空发动机中央传动杆磨损故障分析与研究

针对某型发动机试车中反复出现中央传动杆中间轴承滚子和保持架脱落、内圈严重磨损故障,进行结构合理性分析、振动特性计算、实物测量、产品质量复查及相关试验测量,确定影响传动杆正常工作的各项因素,找出了传动杆破坏原因。采取传动杆轴径优化设计、改善供油、提高加工质量、改进安装形式等多项措施,解决磨损故障。改进后的发动机试车验证表明,传动杆工作稳定,效果良好。最后,总结出三支点细长中央传动杆设计的关键技术,可为同类中央传动杆设计提供借鉴。     

运-7飞机发动机滑油异常泄露故障分析

运-7飞机在飞行中因发动机石墨涂层脱落导致双篦齿封严环和篦齿封严环与双封严环抱死,引起了发动机滑油异常泄露故障。本文对相关结构进行有限元分析、计算,确定了篦齿封严环与双封严环基体间不会产生金属之间的磨擦,综合分析认为故障原因是石墨涂层质量不稳定导致的大面积脱落,引发了结构失效,并给出了发动机制造、修理工艺的改进措施,避免故障再次发生。     

某型发动机上垂直锥齿轮轴承异常磨损故障分析

针对外场发生的某型发动机上垂直锥齿轮轴承异常磨损故障,通过对故障件的失效分析,结合轴承结构和工作原理,从磨损痕迹找到突破口,查明了导致问题的根本原因,并针对故障原因制订了预防性改进措施,有效预防了问题的再次发生,提高了产品质量和可靠性。     

双列调心滚子轴承摩擦力矩的特性

基于滚动轴承的动力学理论,建立了双列调心滚子轴承动力学微分方程与摩擦力矩数学模型,采用预估-校正GSTIFF(gear stiff)变步长积分算法求解其动力学微分方程,研究了结构参数和工况参数对双列调心滚子轴承摩擦力矩特性的影响。研究结果表明:较小的内滚道密合度与较大的外滚道密合度有利于降低轴承的摩擦力矩;过大、过小的保持架兜孔曲率半径都不利于轴承摩擦力矩的降低,存在一个合理的保持架兜孔曲率半径使轴承摩擦力矩最小;保持架兜孔间隙对轴承的摩擦力矩影响较小,适当增大保持架引导间隙可有效减小轴承的摩擦力矩;适量的增大双列调心滚子轴承径向游隙有利于降低轴承的摩擦力矩。      

圆柱滚子轴承V形兜孔形面的磨损性能

为研究高速轻载工况下兜孔形面几何参数对V形兜孔圆柱滚子轴承保持架磨损性能的影响,建立了考虑兜孔处润滑影响的轴承动力学模型。以基于Masjedi磨损模型的时间平均磨损率作为磨损性能的评价标准,研究了兜孔形面几何参数对V形兜孔保持架磨损性能的影响规律,分析了在不同转速下兜孔壁倾角均为15°的V形兜孔保持架的磨损性能及打滑特性。结果表明：兜孔形面几何参数对保持架的磨损性能影响显著,通过对其优化可有效提升保持架的磨损性能;保持架的时间平均磨损率随内圈转速的增加而上升;在内圈转速的范围为5 000～20 000 r/min时,兜孔壁倾角均为15°的V形兜孔保持架的时间平均磨损率和打滑率均低于普通直兜孔轴承。     

航空发动机主轴滚子轴承非典型失效机理

针对某航空发动机圆柱滚子轴承的非典型失效问题，基于滚动轴承动力学理论，考虑滚子动不平衡量及滚子与套圈挡边间的碰摩，建立高速圆柱滚子轴承的动力学微分方程组，采用预估-校正GSTIFF（Gear stiff）变步长积分算法进行求解，分析了轴承工况参数和结构参数对动不平衡滚子的最大歪斜角和滚子与挡边最大碰撞力的影响。结果表明：滚子最大歪斜角和滚子与挡边最大碰撞力大小随滚子动不平衡量、轴承内圈转速增加而增大，与径向载荷间未表现出明显的相关性；较小的轴向游隙能够有效抑制滚子歪斜，但会增大滚子与挡边碰撞力，存在合理的轴向游隙范围使得在滚子歪斜角不会过大的情况下滚子与挡边碰撞力较小；较小的保持架兜孔周向游隙与挡边负背角和较大的滚子球端面半径能够减小滚子最大歪斜角和滚子与挡边最大碰撞力。     

涡轴8A发动机砂尘烟尘防护的探讨——对一起发动机故障原因的分析及由此想到的

中国飞龙专业航空公司的一架Z-9A直升机在一次执行任务中,发动机发生故障并起火,野外迫降。故障发动机经返厂分解检查、分析,确认故障原因是燃气发生器涡轮空心轴内壁附着的砂尘脱落引发突然的动不平衡,导致燃气防生器后轴承损坏,造成发动机空中停车。本文介绍了故障发生的经过,检查及分析的结果,探讨了进入空心涡轮轴内的砂尘可能引起的严重后果,并对砂尘、烟尘防护提出了几种措施。