通用航空活塞發(fā)動機機匣常見故障探討

王魯川

摘? 要：在航空活塞發(fā)動機的構(gòu)成中，機匣屬于基本骨架，它除了要向主要部件提供安裝基座之外，還承載著各種力與力矩。下面該文章通過分析某型航空活塞發(fā)動機，具體描述了機匣中常見的幾種故障及其成因，并在此基礎(chǔ)上提出了幾點改善措施，希望可以為今后的相關(guān)研究工作提供一些必要的參考依據(jù)和價值。

關(guān)鍵詞：通用航空? 活塞發(fā)動機? 機匣? 常見故障? 探討

中圖分類號：V263.6 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（a）-0059-02

身為全球制造通用航空活塞發(fā)動機最大的商家，美國的萊康明所生產(chǎn)出來的航空活塞發(fā)動機在結(jié)構(gòu)上要比其他的航空活塞發(fā)動機更加堅固和安全。但我國的通用航空也不落后，其發(fā)展趨勢是十分迅速的，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計可知，迄今為止我國所擁有的萊康明航空活塞發(fā)動機就已經(jīng)超過了800臺。當萊康明航空活塞發(fā)動機運作2000h以后，廠家就會要求我們一定要對其展開翻修，恢復發(fā)動機的適航性，而在翻修發(fā)動機的過程中，機匣質(zhì)量的高低直接對發(fā)動機翻修所花費的時間跟所需成本造成了一定的影響。下面該文主要以萊康明某一型號的發(fā)動機機匣為主，針對翻修過程中出現(xiàn)的常見故障及其成因等展開了詳細的探究，并在此基礎(chǔ)上提出了相應的解決措施和方式，為今后的翻修工作更好地進行提供一些借鑒跟幫助。

1? 萊康明航空活塞發(fā)動機

通常情況下，萊康明航空活塞發(fā)動機都是以水平對置冷式為主，它的機匣貫穿于發(fā)動機全身，屬于發(fā)動機的基本骨架，一般是由兩半鋁合金箱體結(jié)構(gòu)橫穿于螺栓與聯(lián)結(jié)配合在一起所構(gòu)成的。圖1是具有代表性的一種萊康明發(fā)動機的機匣。機匣除了要為汽缸和曲軸以及凸輪軸等部件供應安裝基座以外，同時它還是承受各種具有周期性變化的大小力與力矩的主要載體。此外，機械還承擔著具有周期性變化特點的熱負荷并把螺旋槳拉力向機身進行傳遞。所以說首先機匣的幾何尺寸一定要做到十分準確，這是尤為重要的;其次就是機匣還要有一定的剛度與硬度，只有這樣才會承受得住上面提到的各種各樣的載荷。

2? 通用航空活塞發(fā)動機機匣常見故障及其成因

2.1 常見故障之裂紋

通過研究我們發(fā)現(xiàn)，萊康明發(fā)動機機匣的裂紋一般情況下會在發(fā)動機支架安裝基座周圍的地方出現(xiàn)，其中比較具有代表性的一種裂紋故障如圖2所示。在這個位置容易產(chǎn)生裂紋的主要原因是：位于發(fā)動機前端的皮帶輪主要是在皮帶跟發(fā)動機的帶動下實現(xiàn)傳動的，而在這傳動過程中，皮帶具備一定的張緊力，這一張緊力會通過彎矩形式在機匣的發(fā)動機支架安裝座這一位置產(chǎn)生一定的作用。所以說，機匣的這個位置承擔著分攤張緊力引發(fā)的彎矩應力。發(fā)動機在運行過程中的振動會直接誘導發(fā)動機出現(xiàn)慣力載荷，為了更好地將此慣性加以平衡，也就是做到慣性平衡的目的，機匣中的發(fā)動機支架安裝座會承受一定程度的應力，而且發(fā)動機振幅越大，該應力值就也會越大，通過研究可知，該應力值呈現(xiàn)成倍增大的趨勢。此外，安裝發(fā)電機支架時沒有遵循正確的步驟進行也會造成發(fā)電機支架安裝座承擔多余應力的現(xiàn)象。在發(fā)電機支架安裝座承擔的所有應力當中，因為發(fā)動機的振動而引發(fā)的交變應力是最主要的，在諸多應力中該交變應力是最多的。在上面提及的3種應力的共同作用和影響下，機匣中的發(fā)電機支架安裝座很容易就會出現(xiàn)疲勞裂紋問題。

2.2 常見故障之腐蝕

這里所說的腐蝕主要指的是在機匣里曲軸的軸承安中孔支持平臺貼合面出現(xiàn)的微振腐蝕，結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗可知在使用萊康明發(fā)動機長達4000h以后就很有可能會產(chǎn)生這種腐蝕。在發(fā)動機機匣產(chǎn)生的諸多故障中，腐蝕屬于出現(xiàn)次數(shù)最多、最頻繁的一個故障，據(jù)統(tǒng)計，，它甚至占據(jù)了所有故障的80%。圖3是比較具有代表性的一種貼合面腐蝕。產(chǎn)生這種腐蝕現(xiàn)象的原因主要有如下：萊康明發(fā)動機的機匣屬于汽缸與曲軸的安裝基座，在機匣的運作過程中來自于汽缸內(nèi)的燃氣壓力跟活塞連桿的慣性力在反作用下會造成兩半機械經(jīng)受結(jié)合與分開的重度載荷，該載荷會直接導致機匣貫穿螺栓出現(xiàn)一些彈性變形的情況，在貫穿螺栓跟重度載荷的影響下所出現(xiàn)的聯(lián)結(jié)力的交替作用下會促使半機匣出現(xiàn)互相的振動，這種相互之間的振動會導致機匣的結(jié)合層出現(xiàn)嚴重的脈動接觸應力，而該脈動接觸應力十分容易受到接觸疲勞的影響進而出現(xiàn)腐蝕的情況。

3? 改進措施

3.1 修復裂紋的措施

通常情況下，機匣都是使用鋁合金鑄來進行造件的，鋁合金具有熱膨脹系數(shù)大和導熱性能快等特征，所以對于出現(xiàn)在發(fā)電機支架安裝座周圍（一般情況下范圍要在2英寸以內(nèi)）的裂紋我們可以選用跟木材相適用的焊絲，通過氬弧焊（主要是具有集中熱量的功能）進行焊接的方式加以修復。在進行焊接之前，我們可以選擇機械方法，例如，手拿電動工具的方式隨著裂紋所在位置展開銑削，直至出現(xiàn)“V”形槽為止，才意味著把裂紋全部清理掉，值得注意的是在進行焊接修復時一定要將裂紋控制在一定范圍之內(nèi)，不要讓裂紋出現(xiàn)擴展現(xiàn)象，這樣做對于建造焊接坡口也是十分有利的。當結(jié)束焊接工作以后，我們還要對焊接部位加以打磨拋光，這樣做是為了有效分散應力，最后使用無損檢測法來對焊接部位的裂紋等問題進行細致的檢查。

3.2 修復腐蝕的有效措施

對機匣貼合面的腐蝕進行修復主要是為了將微振磨損情況有效的剔除掉，使機匣貼合面恢復原先的平面度跟粗糙度。通常來說，我們在修復腐蝕時所用到的方式有兩種。假如機匣貼合面的微振磨損不是十分嚴重，坑點不明顯的話，我們就可以選擇手工打磨這種方式來將微振磨損消除掉，使貼合面恢復之前的平整跟光滑，相對來講，這種修理方式要更簡單一些;假如機匣貼合面出現(xiàn)大量的微振磨損，且坑點十分嚴重的話，選擇手工打磨的方式是不能徹底除掉微振磨損的，這種情況下我們就一定要選擇銑削這種機械加工法來把貼合面的一些金屬給去除掉，進而達到消除腐蝕坑點的目的。在使用這種方式進行修復時值得注意的是，一定要注意掌控好去除金屬的量，不要去除太多，一般情況下銑削深度要小于0.5mm。在進行銑削的時候一定要制作并設計出專門的夾具，這個夾具要將汽缸安裝面視作定位點，確保機匣在進行定位時能夠更加精準，夾持時更加牢固，更重要的是，在夾緊加工時機匣不會出現(xiàn)變形情況以及振動情況，這樣一來機匣的貼合面在經(jīng)過銑削以后才會更加容易恢復原先的粗糙度和平面度。

4? 結(jié)語

總而言之，我們只有對機械的工作原理、基本構(gòu)造以及出現(xiàn)故障的失效機理有了一定的熟悉和掌握以后，才能做到具體問題具體分析，在結(jié)合實際出現(xiàn)問題的前提下提出合理的解決方案即修理方式加以修復。該文主要對通用航空活塞發(fā)動機機匣常見故障展開了簡要的探究和分析，意在為相關(guān)的維修工作提供一些參考依據(jù)和價值。

參考文獻

[1] 馮文瑞.通用航空活塞發(fā)動機機匣常見故障探討[J].裝備制造技術(shù)，2018（9）：253-254.

[2] 馮世榕.航空活塞發(fā)動機機匣微振磨損可用度分析與預測[J].機械，2015，42（8）：25-29.

[3] 安麗莎，韓永武，鄧連興.航空發(fā)動機機匣加工變形分析與控制[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（7）：10-11.