当前中国航空轴承故障与改善

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本文作者：杨静工作单位：广州民航职业技术学院

0引言

经科研人员试验调查，某型号的飞机上使用的电机轴承是用样品轴承的尺寸结构和材料标准严格制造出来的。其中的3E180406JT3R2电机轴承是为该型号的飞机原启动发电机配套的电机轴承，自20世纪六七十年入生产以来，其质量和口碑一直很好，满足了当时飞机对于飞行的要求。近来由于科技的不断进步，对于飞机的改造也作了进一步的改进。启动的发电机也得到了必要的改进。电机轴承的转速、额定功率、工作时的温度等指标以及其工作的环境均得到了很大的变化，可是就是这样原配套的轴承也暴露出了一系列的问题。

1问题的提出及原因分析

应用在新型发电机上的电机轴承3E180406JT3R2在这几年时间里，陆续出现了大大小小的故障，有的故障涉及的面大，范围广，危及飞行人员的安全。在故障发生以后，科研人员先后6次对其电机轴承进行了科学的、仔细的了解和分析。发现电机均在前端的支撑部位有明显的损坏和断裂。其轴承失去了同类产品的效果。即轴承支撑架断裂、钉子拉断了、拉脱位了、密封圈也有散落的痕迹，套圈沟道里有严重烧伤的痕迹。对于轴承的损坏，科研人员作出了如下的情景描述：机车的半悬挂轮对牵引电机采用了轴悬式的悬挂结构方法，牵引电机轴承的一侧通过一个叫抱轴承的刚性支撑在抱轴上，另外一侧就通过弹性元件和吊杆原件悬挂在转向架构的架子上。抱轴承是用来悬挂的装置的重要组成部分，其结构是剖分式的滑动轴承，这种悬挂的方式简单，检修也容易，拆装更方便简明。但是轴承间的间隙会在车轴和电枢轴2个轴传动中齿轮的啮合力的作用下产生变形，导致力分配不平衡，容易引起电机倾斜，造成传动齿轮工作的条件恶化，使得支架出现断裂的现象。使牵引电机抱轴承的铆钉拉断拉托。故障发生频率也较高。为了提高电机轴承检修质量，这一问题亟需解决。根据这些出现的现象，轴承的加工制造商们也开始反思原因。他们没有发现与制造过程中有关的因素。电机轴承的材料都是按照国家质量监督局的规定来采购和运用的，制造的精密度也都全部合格。那么损坏的主要原因是什么呢？是轴承在工作时所接触到的高温坏境。但高温坏境的具体问题还无法得到证实。但是生产厂家已经在保持其强度硬度上提出了合理的规划，并予以改进。为了保证飞行的安全，使电机轴承能够满足新时期新启动的航空配备要求，主管部门召开了新闻会，联合多家相关单位参加了“新时期新启动电机轴承分析会”。会议上与会领导作了发言报告：某型号飞机从原来的配备1台启动发电机到改进后配备2台新型启动发电机，但是在通风道上没有变化，现在符合“加大了风量不变”这一基本条件，这可能就是导致其产生高温的重要原因。根据这些情况，科研人员对该型号的电机通风情况作了进一步的检查，并当场拆开了6台电机轴承带到中心去研究。经过研究所、电机轴承开发商、中心的共同努力，发现这6台中有一半的橡胶密封圈和轴承接触处开始老化，其中有2片已经脱落，完全失去密封性。介于这一情况，各方初步认定了由于新型发动发电机风量较少，从而导致了电机轴承产生高温，导致密封圈老化损坏，失去了润滑脂，导致轴承的损坏。因此，密封圈的老化问题也必须加以解决。

2改进措施

至此，上级主管部门查明原因并达成共识。决定研制高性能的轴承来代替原来的3E180406JT3R2轴承，从而确保飞行的安全。根据新型启动发电机的各种工作条件和轴承发生故障的不利因素，项目的研究应该从保持轴承的架结构、润滑和通风以及密封性等这些方面着手，并且要将电机轴承的精密度提高一个等级，轴承的型号设定为4F29167K9Y3R2。4F29167K9Y3R2轴承的密封性是由两面都带有密封结构的深沟行轴承组成的。其精密度为“D”级别；应用中抱轴承螺栓的松缓度直接对通风口的大小进行调节。保证抱轴与轴之间的间隙配合。新型启动电机运行速度的加快，使得飞机的制动力进一步加强。为了提高保持架的强度，科研人员用了两半酚醛胶布来管实架子，它们分别粘贴了0.7mm的硬铝玻片，通过应用模拟静力学分析方法对其进行受力分析后得出，将保持架的孔设成椭圆式，其目的是提高轴承运转中的平稳度和降低挤压力。为了保证4F29167K9Y3R2轴承在300℃的高温下还可以正常的运转，科研人员对国内外的同类产品都进行了测绘、检查。选定了高性能油脂7017—1装填轴承的内部，选取聚四氟乙烯片来制造密封圈。为了大大地提高抱轴承在装配时候的稳定性，用铜垫的效果是最好的，它的使用有效地保证了轴承之间的配合间隙，并减小了检修时的返工过程，降低了工人的劳动强度。这里我们再提一下无心磨床排料部分转盘的推料原理：在排料机部分由调速电机带动皮带轮，地带轮带动退料圆盘。此时转盘继续不停地转动，由于转盘的外直径是在慢慢变大的，所以工件在被向外推出，圆盘转动一周的时候，正好推出一个工件，将工件的自动上料和加工并送入无心磨床，完成工序。工件上料的速度可以根据要求进行调整，使得它们和无心磨床的磨料协调上料及加工过程的完成。为了保证轴承间润滑油箱里的毛线卷作用的有效发挥，要对毛线卷的纯度和吸油量进行定时地检测和观察，同时要对毛线卷的外形尺寸、毛线卷的粗细、长度、质量、重量等等要做到严格的规定和技术的把关。通过以上措施的落实，使毛线卷制作质量可以得到充分保证，以此确保轴承的润滑。还有一点就是要防止轴承的漆锈问题，轴承的外部要用防锈油进行全面的涂抹，经过防锈处理后的轴承，即可进行添加润滑油的步骤了。

3结语

此次的设备是按照套圈的方法进行设计的，能够实现这一范围内套圈用无心磨床加工时的自动上料功能，也可以将此次的设计原理应用在其他不同型号的轴承上。应用在小型的轴承套圈上效果会更好，不仅仅是飞机上，火车、汽车上的电机式轴承都可以兼顾使用到，值得推广。科研人员在对新研制的6台型号为4F29167K9Y3R2新型电机轴承进行试验考核中，其中3台新型启动发电机进行了厂内部的试验考核，有2台进行了随发电机的考核，经过了400h的试验，轴承返回工程再检验。检验结果：轴承各项指标均符合国家的标准规定，通过了450h的试机考核试验，轴承可以继续装机使用。此次研发使得电机轴承故障发生率得到了有效控制，使得飞机的检修质量不断提高，满足了飞行的要求。试车结果证明，我们对于电机轴承故障的分析的思路是有理有据的，对于轴承的此次改进也是相当成功的，这从根本上消除了电机轴承的故障隐患，使现代飞行事业有了极大的安全保障，也使得人们的出行变得越来越方便、安全、快捷，这也符合了时代的发展要求。