通用航空發(fā)動機(jī)曲軸翻修技術(shù)研究

邵俊

摘? 要：曲軸是航空發(fā)動機(jī)的核心部件之一，其主要功能是將連桿的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸成本約占整個發(fā)動機(jī)翻修成本的三成以上，本文從通航最常用的某型航空活塞發(fā)動機(jī)的技術(shù)資料、翻修程序和修理方法等方面對發(fā)動機(jī)曲軸翻修技術(shù)進(jìn)行研究，重點(diǎn)研究曲軸的修理方法。希望其研究思路和方法可為航空發(fā)動機(jī)其他核心部件的翻修技術(shù)研究拋磚引玉。

關(guān)鍵詞：通用航空? 發(fā)動機(jī)? 曲軸? 翻修

中圖分類號：V263? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）09（a）-0012-03

Abstract： Crankshaft is one of the core parts of the aircraft engine. Its main function is to convert the reciprocating motion of the connecting rod into the rotary motion. The cost of the crankshaft accounts for more than 30% of the whole engine repair cost. In this paper， the repair technology of the engine crankshaft is studied from the technical data， repair procedure and repair method of the most commonly used aviation piston engine， focusing on the repair method of the crankshaft. It is hoped that the research ideas and methods can be used as a reference for the research on the renovation technology of other core components of aeroengine.

Key Words： General aviation; Engine; Crankshaft; Overhaul

目前，我國通用航空90%以上的飛機(jī)使用的是航空活塞發(fā)動機(jī)，曲軸是航空活塞發(fā)動機(jī)的核心部件之一[1]，其主要功能是將活塞連桿傳遞來的汽缸燃燒室的熱膨脹能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)動能。某型最常用發(fā)動機(jī)典型曲軸構(gòu)型如圖1所示，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是帶有螺旋槳安裝盤和懸擺式平衡配重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國通航現(xiàn)每年翻修航空活塞發(fā)動機(jī)約200臺，曲軸是航空活塞發(fā)動機(jī)翻修時必須進(jìn)行翻修的部件，自行開發(fā)翻修比送國外原廠翻修每根曲軸可節(jié)約直接經(jīng)濟(jì)成本約1500美元，年節(jié)約總價值超過30萬美元，同時還會大大節(jié)約維修周期，這樣造成的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值遠(yuǎn)大于該數(shù)值。故航空活塞發(fā)動機(jī)曲軸翻修在我國通用航空維修市場中具有良好前景。

1? 技術(shù)資料

首先對國內(nèi)外涉及航空活塞發(fā)動機(jī)曲軸維修的文獻(xiàn)以及航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)廠家的技術(shù)資料進(jìn)行了收集，共收集到相關(guān)論文約12篇，航空發(fā)動機(jī)維修專著2部，航空發(fā)動機(jī)相關(guān)翻修手冊1部，航空發(fā)動機(jī)相關(guān)操縱手冊1部，服務(wù)通告、服務(wù)說明約800份。其次對所收集到的資料進(jìn)行認(rèn)真的消化吸收，整理出了對本項(xiàng)目研究有關(guān)的維修特殊工具約20件，相關(guān)的服務(wù)通告2份，服務(wù)說明3份，服務(wù)信函1份等。

2? 翻修程序

在消化吸收通用航空某常見活塞發(fā)動機(jī)原廠的維修資料并結(jié)合我廠20多年的航空發(fā)動機(jī)維修經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目組多次反復(fù)研究后確定航空發(fā)動機(jī)曲軸翻修時應(yīng)遵循如圖2所示程序。

航空發(fā)動機(jī)重要部件如曲軸、連桿和配重等的翻修其技術(shù)資料準(zhǔn)備、翻修程序的建立基本都大同小異[2]，本文重點(diǎn)研究曲軸具體的修理方法，尤其是涉及部件的更換及表面磨削等，通過這些修理方法恢復(fù)曲軸原有的尺寸及配合公差。

3? 修理方法

3.1 檢查與測量

檢查：包括目視檢查和無損檢查。目視檢查是利用眼睛（必要時借助放大鏡）觀察整個曲軸外觀是否完好，所有軸頸表面是否光滑、無劃痕、無剝落和腐蝕坑點(diǎn)等缺陷;無損檢查是利用磁粉探傷線對肉眼看不見的曲軸近表面進(jìn)行裂紋或缺陷檢查。

測量：就是利用各種量具（如千分尺、杠桿表等）對曲軸的幾何外形尺寸進(jìn)行測量，判定其應(yīng)該在廠家規(guī)定的范圍內(nèi)，以確保曲軸與其他部件的公差、間隙等配合滿足要求。

3.2 配重安裝襯套的更換

航空活塞發(fā)動機(jī)曲軸上通常安裝有懸擺式配重來消除扭轉(zhuǎn)振動，此類配重通常通過兩滾柱穿過曲軸凸耳上襯套安裝孔來連接，發(fā)動機(jī)使用中，該襯套極易發(fā)生磨損，從而輕微改變配重的懸擺半徑，影響配重消除振動的效能，故在發(fā)動機(jī)曲軸翻修時，該類襯套必須全部更換為新件。經(jīng)項(xiàng)目組多次研討可按如下方法更換曲軸上配重安裝襯套。

（1）使用合適的工具拆下舊襯套并報(bào)廢舊襯套，檢查襯套安裝孔的內(nèi)壁應(yīng)光滑無任何剝落、劃痕等損傷，檢查安裝孔徑及其失圓度應(yīng)符合廠家規(guī)定的技術(shù)要求;

（2）使用專用工具將正確件號的新襯套平齊的壓入安裝孔，確保襯套壓入安裝到位;

（3）使用專用工具并借助杠桿表檢測所安裝襯套中心線與曲軸中心線的平行度符合廠家規(guī)定的技術(shù)要求，如圖3所示。

3.3 螺旋槳固定螺栓安裝襯套的更換

航空活塞發(fā)動機(jī)曲軸前端通常有螺旋槳安裝法蘭盤構(gòu)型，其上的螺栓安裝襯套因經(jīng)常承受螺旋槳傳遞的較大的交變力而容易松動或變形[5]，翻修曲軸時，必須對每個襯套中心線平行度和襯套失圓度進(jìn)行檢查，對不符合標(biāo)準(zhǔn)的襯套必須更換，更換原理和程序和前述的配重安裝襯套類似。

3.4 密封圈安裝區(qū)域的修復(fù)

航空活塞發(fā)動機(jī)曲軸前端通常安裝橡膠密封圈來防止機(jī)匣內(nèi)的滑油滲出，密封圈內(nèi)有緊固彈簧使封圈密封面緊密的與曲軸接觸，曲軸后端通常由附件機(jī)匣進(jìn)行密封。雖然曲軸密封圈安裝區(qū)域有鎘鍍層進(jìn)行防腐和耐磨保護(hù)，但隨著曲軸使用時間的不斷增加，曲軸上密封圈安裝區(qū)域會出現(xiàn)磨損，磨損達(dá)到一定程度就會破壞油封圈的密封性，此時曲軸相應(yīng)區(qū)域就應(yīng)按如下方法修復(fù)，如圖4所示。

（1）拆卸前面所述的螺旋槳固定螺栓安裝襯套，并分別做好識別標(biāo)識以便原位裝回[6]。

（2）將曲軸浸泡在一定比例的硝酸銨溶液（通常1磅硝酸銨溶于1加侖水中）中靜置規(guī)定時間來退掉鎘鍍層。

（3）將曲軸裝夾在磨床上使用合適粒度的磨輪對密封圈安裝區(qū)域進(jìn)行磨削來消除磨痕或其他損傷，磨削深度不能超過廠家規(guī)定值。

（4）將曲軸逆時針旋轉(zhuǎn)，使用細(xì)砂紙對油封圈安裝區(qū)域進(jìn)行拋光處理，拋光時禁止移動細(xì)砂紙，因?yàn)榇藚^(qū)域不需要任何的螺旋拋光痕跡出現(xiàn)。

（5）按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及廠家要求的區(qū)域重新對曲軸油封區(qū)域鍍鎘，鍍鎘完成后將曲軸在約275華度的烘箱中靜置5h以上以消除表面脆化性。

（6）對修復(fù)后的曲軸在水平上檢測所修區(qū)域跳動量，數(shù)值不能超過廠家規(guī)定范圍，最后對曲軸進(jìn)行磁粉檢測以確保修復(fù)中對曲軸無潛在損傷。

4? 結(jié)語

在以上分析、研究的基礎(chǔ)上編寫某型航空發(fā)動機(jī)曲軸維修工藝、翻修工作單[3]，隨后按工藝、工作單的標(biāo)準(zhǔn)試翻修了10件曲軸并分別裝于某翻修廠翻修的10臺發(fā)動機(jī)上，使用此程序翻修曲軸的發(fā)動機(jī)，其臺架測試及裝機(jī)測試，各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足原廠要求。實(shí)際使用情況也很良好可靠，裝用這些曲軸的發(fā)動機(jī)累計(jì)使用近2萬h，從未出現(xiàn)因曲軸故障導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)失效。表明本文所述的曲軸翻修程序和方法切實(shí)可行有效，其研究思路和方法可為航空發(fā)動機(jī)其他核心部件的翻修研究提供有用的借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬勇波.航空活塞發(fā)動機(jī)修理參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018（10）：17-18.

[2] ?；⑸?通用航空活塞發(fā)動機(jī)連桿翻修技術(shù)研究[J].機(jī)械工程師，2017（3）：39-41.

[3] 李明星.萊康明發(fā)動機(jī)凸輪軸修理探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018（13）：15-16.

[4] 馮文瑞.通用航空活塞發(fā)動機(jī)機(jī)匣常見故障探討[J].準(zhǔn)備制造技術(shù)，2018（9）：253-254.

[5] SI1098Q，Propeller Flange Bushing Location [M]，U.S.A： Textron Lycoming Inc，2020.

[6] Overhaul Manual of Direct Drive Engine[M]，U.S.A： Textron Lycoming Inc， 2016.