基于FTA的石墨密封組件可靠性分析

吳瑕　李洪平

摘要：針對某系列直升機航空發(fā)動機主減速器中使用的一種新型石墨密封組件，從密封組件結構入手，采用FTA分析法，繪制了故障樹，對其進行了可靠性分析，以提高石墨密封組件的可靠性。

關鍵詞：石墨密封組件;可靠性;故障樹

0 引言

航空發(fā)動機密封組件是發(fā)動機的重要組成部分，是保證航空發(fā)動機正常運轉的重要部件，主要用于對滑油進行密封。石墨密封組件是航空發(fā)動機密封組件中的一種常見組件。雖然石墨密封組件的結構尺寸相對于整個發(fā)動機來說比較小，但其密封性能的好壞會對整個發(fā)動機乃至整個飛機的安全運行產(chǎn)生重大影響。本文研究的石墨密封組件是在端面密封與徑向密封基礎上發(fā)展而來的一種多運動副密封的綜合結構件。該多密封面、結構復雜的石墨密封屬于“硬填料式分瓣環(huán)”結構密封，其工藝制作水平高，制造難度大，技術要求高。本文將其作為研究對象，從密封結構、產(chǎn)品裝配等方面，采用FTA分析方法，對該型石墨密封組件進行可靠性研究。

1 石墨密封組件

1.1? ? 功能

本文研究的石墨密封組件是在端面密封與徑向密封基礎上發(fā)展出來的一種多運動副密封的綜合結構件。該石墨密封組件的主要功能是通過其內(nèi)部的石墨環(huán)與旋轉軸接觸，密封主減速器內(nèi)的滑油，保證密封軸在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)均不會出現(xiàn)任何漏油狀況，同時防止外部物體進入主減速器內(nèi)。

1.2? ? 組成

石墨密封組件安裝在主減速器左發(fā)輸入、剎車輸出及尾傳輸出處等。石墨密封組件外徑通過密封座及O型圈與主減速器連接;內(nèi)徑與旋轉軸接觸，密封滑油。石墨密封組件由密封座組件、窄石墨環(huán)組件、寬石墨環(huán)組件、波簧組件四部分組成。

1.3? ? 約定層次

石墨密封組件的約定層次劃分如圖1所示?！俺跏技s定層次”為主減速器潤滑系統(tǒng);“約定層次”為密封座組件、窄石墨環(huán)組件、寬石墨環(huán)組件、波簧組件;“最低約定層次”為組成組件的各零件。

1.4? ? 功能層次與結構層次對應表、任務可靠性框圖

石墨密封組件的具體功能層次與結構層次對應表如表1所示，其具體任務可靠性框圖如圖2所示。

2 基于FTA的石墨密封組件可靠性分析

本文選用正向FTA方法對石墨密封組件的可靠性進行分析，選取“石墨密封組件漏油”作為頂事件，根據(jù)建立故障樹的原則進行系統(tǒng)分析，可得到石墨密封組件漏油故障樹、窄石墨環(huán)組件故障樹，分別如圖3、圖4所示。

利用下行法，對故障樹進行分析，可以看出所有底事件均為單點故障。該故障樹最小割集有13個，分別是：{X1}{X2}{X3}{X4}{X5}{X6}{X7}{X8}{X9}{X10}{X11}{X12}{X13}。其中{X3}{X10}{X11}為彈簧故障，{X7}{X8}{X9}為波簧故障，{X5}為滑油污染，{X1}{X2}{X4}為密封座故障，{X6}{X12}{X13}為石墨環(huán)故障。因此，從這幾個方面入手，制定相應的改進措施，可以提高石墨密封組件的可靠性。

3 結語

本文采用正向FTA分析方法得到了石墨密封組件的故障樹，可以確認影響該型石墨密封組件密封效果的關鍵因素，如波簧彈力、彈簧彈力、密封面粗糙度及平面度等，使得故障原因更加清晰明了，有助于找出引起故障的主要因素，以便采取有針對性的改進措施，從而提高石墨密封組件的可靠性。

收稿日期：2020-04-01

作者簡介：吳瑕（1984—），女，河南人，在職研究生，工程師，研究方向：機械制造和精密測量技術。