10.3　油泵修理

油泵是航空发动机燃、滑油系统的重要附件。航空发动机工作时，需要有连续的滑油给轴承、齿轮等零件进行润滑、冷却、散热和清洁，需要燃油附件向燃烧室及其他部件供应燃油。为了循环使用滑油，通过供油泵把油输送出去，用回油泵把滑油抽回来，把滑油的热量传递给燃油，完成对燃油的加温。油液须保持一定的压力，且经管道流动就会有流动损失，因此需要油泵对油液进行增压。飞机油箱的燃油流入发动机燃-滑油散热器，燃油泵对燃-滑油散热器流出的燃油增压，经过过滤流入主泵和加力泵。航空发动机附件系统常见的增压泵有齿轮泵、柱塞泵和离心泵。

柱塞泵常用于燃油供油泵，流量大、增压能力强，油量调节方便，转速不变时可以通过发动机的反馈信号控制斜盘角度调节供油量；缺点是结构复杂、加工精度要求高、抗脏性能不好。齿轮泵一般用作计量泵，滑油供、回油常用齿轮泵，流量易控制。离心泵一般用来输送大量流体或增压，如将来自燃油箱的燃油进行一级增压。

10.3.1　齿轮泵修理

齿轮泵连续地使密闭的可变容积不断吸油和排油，将机械能转换成液体的压力能，主要由互相啮合的齿轮、轴承、进出油通道和壳体等组成。两啮合的齿轮将齿轮泵的内部空间隔开为两部分，齿轮泵的内部总容积不变，主动齿和从动齿旋转时，退出啮合的一侧齿轮齿间空间把吸油腔的燃油输送到压油腔，吸油腔的压力降低或形成一定的真空度，使得燃油被吸入吸油口。齿轮开始啮合的一侧容积内被压入新燃油，齿轮开始啮合一侧的原有空间受到挤压，燃油压力提高，燃油视为不可压缩流体，燃油被从压油腔挤压克服管路上的阻力排出。由于齿轮连续旋转，齿的不断啮合，泵的出口不间断地排出燃油，泵的流量主要受泵的转速控制。

1.工作特点

齿轮泵的吸油腔与压油腔靠两个齿轮的啮合线隔开。齿轮泵的燃油排出压力受泵出口处阻力的大小影响。吸、压油腔的压力不同，有压差存在而产生径向力，因此使齿轮受到不平衡的径向力，轴承负载增大。齿顶与泵体内表面有径向间隙，压油腔因齿顶泄漏，从压油腔到吸油腔油液的压力分布逐步分级降低，作用在齿轮外圆上的压力分布不相同，油液不均匀力的合力作用在齿轮及轴上，使轴承受到单向压力而产生的径向力，两不均衡压力作用于齿轮和轴上形成合力，油泵工作压力越高，该力越大，图2-10-4所示为齿轮泵的工作原理。

图2-10-4　齿轮泵的工作原理

齿轮泵的优点是结构简单紧凑、体积小、自吸力强、对油液污染不敏感、转速范围大、能耐冲击性负载、维护方便、工作可靠。其缺点是径向力不平衡、流动脉动大、噪声大、效率低，零件的互换性差，磨损后不易修复，不能作变量泵用。

齿轮泵的主要损失是容积损失和机械损失，容积损失包括齿轮端面间隙的泄漏、径向间隙泄漏、齿面啮合处的泄漏及与壁面的接触损失等，机械损失主要由齿面磨损、啮合间隙不合格、齿顶损伤、燃油与泵的摩擦力、齿轮的摩擦、轴承等引起。

2.常见故障类型及其产生原因

（1）齿轮间隙不合格。齿轮间隙主要包括齿轮轴向间隙、齿轮与壳体壁面的径向间隙及齿轮啮合间隙，啮合间隙、轴向和径向间隙可以通过选配不同厚度的调整垫进行调节。当选配调整垫不合格时选配齿轮或更换成套新齿轮。

（2）齿面着色不合格。齿面磨损、划痕和主从动齿轮轴不平行等造成齿面着色不合格，在齿轮的尺寸公差许可范围内则打磨抛光齿面。

（3）流量不足。由于齿轮端面间隙、啮合间隙、壁面间隙过大，泵盖与密封圈配合过松等原因，导致泄漏增加，使泵不能建立足够的吸入真空度，因此使泵的压力不足。此外，燃油温度的变化影响黏度，黏度对流量有一定影响。

主要处理措施：调整泵盖与密封圈间隙，间隙过大或过小都严重影响泵的正常工作。更换密封件，密封不良使泄露增加及不能建立有效的压力。

（4）工作噪声大。轴承损坏、齿面损伤、固定齿轮的键松动、两齿轮轴不平行、轴变形和齿轮啮合不良等是引起噪声异常的原因之一，此外，油内的空气对噪声有一定影响。处理措施：检查泵表面是否漏油，振动是否异常。泵分解后检查齿表面、齿轮的啮合间隙、着色痕迹，检查轴承是否异常损伤等。

（5）泵运转不正常。泵运转不正常包括咬死、突然停止等现象。原因主要有泵体轴向间隙、啮合间隙及径向间隙过小，齿轮咬入异物，齿轮轴的不平行度大，轴承滚动体损坏等，使泵的齿轮磨损加剧，甚至产生内部零件打坏、断轴事故。把泵分解下来后，用手盘车是否过重，如果盘不动说明齿轮卡阻，转入大修。

（6）困油。困油是指齿轮泵工作时，总有两对齿同时啮合，一部分油液被围困在两对轮齿所围成的封闭容腔之间。这个封闭的容腔开始随着齿轮的旋转逐渐减小，以后又逐渐加大。

（7）泵体内表面磨损。泵体内表面磨损主要是吸油区段圆弧形工作面。如果出现轻微磨损，可用油石修磨去毛刺后使用，出现严重磨损时应更换新件。

（8）齿轮泵轴磨损。齿轮泵中轴的磨损主要是因为轴两端与轴承的摩擦磨损，使轴径变小。在工艺的许可范围内，镀铬修复轴或孔的尺寸，轻微压痕可抛光修复，保证轴与轴承孔的表面粗糙度、轴承孔与轴的配合公差。

（9）壳体漏油。其主要分为渗和漏油，允许微量的渗，不允许漏，一般由密封失效导致。泵体密封面漏油时，检查密封面的平面度、密封垫是否失效，重新测量、研磨工作面。密封垫常见的故障有掉块、脆断和腐烂，常由于材料及加工原因导致。壳体漏油一般是细小砂眼、裂纹导致漏油，发生少，一般以更换新件为主。

以CFM56-5B发动机为例，燃油泵壳体渗漏是由于低压级和高压级同体制造，并且燃油泵处在连续高速运转状态，驱动轴与泵体之间的密封性可能会在长时间旋转后部分失效，导致燃油泵油液从密封不良处渗漏，导致油压无法建立和维持，不能正常向燃烧室供应足够压力流量的燃油。燃调壳体渗漏主要原因是O形密封圈弹性不足和磨损，以及关断阀机械卡阻。

3.泵运转时的注意事项

油泵压油腔供油压力超负荷，导致吸油腔和压油腔的不平衡力增加，使齿轮、轴和轴承过载，加速了轴承、齿面和齿顶磨损，降低轴承的寿命，可能导致工作部件变形，磨损和泄漏增加。严重时使轴弯曲，齿顶与壳体接触，齿轮卡滞。

齿轮泵虽有自吸能力，但修理后试验前需先往泵内注油，否则会加剧齿轮磨损，引发自吸能力下降。部分齿轮泵，允许使用镍铜焊条焊补油泵壳体的裂纹，焊接完成后打磨抛光焊缝，100%着色检查，打压密封试验。

10.3.2　离心泵修理

离心泵是航空发动机燃油系统中的重要组成部分，通常用作增压燃油泵，结构简单，体积小、质量轻、抗污染能力强、工作可靠性高，故障少，寿命长。它的比质量优于柱塞泵和齿轮泵，抗燃油污染能力优于柱塞泵，而供油量的调节性能又比齿轮泵好，目前，在先进的高性能发动机上多采用离心泵作为主、加力燃油泵。航空燃油增压离心泵工作介质为航空煤油，流量大、转速高。

1.工作特点

离心泵依靠导流器、离心叶轮旋转对液体加速加压，泵的转子旋转时产生的离心力作用将液体吸入或排出，其速度能和压力能都得到增加，被叶轮排出的液体经过活门，大部分速度能转换成压力能，克服管路阻力向主泵、加力泵供油。泵的入口因燃油的排出而形成真空或低压，油箱中的燃油在液面压力的作用下，被压入叶轮的进口。因此，只要叶轮旋转就能连续不断地吸入低压燃油和排出高压燃油。

2.主要故障及处理

（1）导流器。导流器打伤、裂纹、叶尖磨损、掉块，导流器表面轻微损伤、叶尖轻微磨损打磨抛光，裂纹和掉块则更换新品。导流器叶尖局部变形、轻微弯曲和损伤的主要原因是导流器把油压出时，叶尖与壁面的燃油压力大，对叶片产生挤压、摩擦作用，叶尖成为相对薄弱的区域。

（2）离心叶轮。叶片根部轻微的腐蚀、划伤及打伤，油石、砂纸打磨。叶片和工作叶轮的表面防护层损伤，重新表面处理。叶轮表面的轻微划伤、变形、冲击伤或皱纹，用刮刀刮修，打磨抛光，确保叶片型面基本尺寸及表面粗糙度。叶片表面和叶轮上掉块、非轻微变形或裂纹一般更换新品。

（3）油泵壳体故障。油泵壳体表面有黏结物、划伤、毛刺，油泵壳体材料相对较软，手指甲可刮出划痕。另外，分解、装配、运输过程中的不规范操作行为容易导致油泵壳体的密封工作面轻微划痕或划伤。密封面没有深划伤、凹坑或贯穿性划伤，使用刮刀刮修、油石或砂纸打磨抛光。

（4）转子振动异常。振动异常的主要原因有导流器被异物冲击打伤、固定导流器和离心叶轮的键失效，转子和静止部件间隙过小，叶轮旋转产生的力不平衡，轴承座开裂后轴承在轴承座内松动、轴与轴承有相对转动、保持架松动，转子不平衡量过大。旋转部件不对中可引发轴向振动和径向振动。不同的原因导致振幅和频率不一样，破坏力也不同。

（5）喘振。喘振时，燃油周期性倒流或压力强烈波动，振动、噪声异常，产生热应力，引发零件表面疲劳、麻坑和剥落，严重时损坏叶轮，使泵的流量和效率急速下降而无法正常运行。气蚀和入口燃油密度发生变化可能引起喘振，气蚀是由于燃油汽化引起的，燃油中有空气会导致燃油密度变化，油液的温度变化、压力变化引起溶解气体的变化，导致入口燃油密度发生变化。

油液中含有气体时，气体的压缩性和膨胀性很大，在叶轮的低压区内体积膨胀，当空气被燃油带到高压区时又受压缩，体积迅速变小，产生局部的高压区，在随液体一起流动时，周围压力降低时又高压膨胀释放。因此，泵体内的空气压力、体积不断变化，造成低压区真空度下降，吸油能力降低，高压区产生冲击，也可能导致喘振。进行泵的试验时，注意观察泵的密封性、泵入口的油压，泵工作时不允许离心叶轮前产生漩涡，允许零件串台解决离心泵的喘振问题。

10.3.3　柱塞泵修理

1.柱塞泵的工作特点

柱塞泵利用柱塞在转子衬套孔内往复运动，使柱塞与衬套孔间形成容积改变，反复吸入和排出并增高燃油压力。柱塞泵的工作介质航空煤油黏度低、润滑性差，泵的转子和柱塞、转子端面和分流盘的结合面等主要摩擦副是主要的磨损检查点。

柱塞泵向燃油调节器供应高压燃油，供油量取决于转速、斜盘角度和供油效率，转速不变时改变斜盘角度调节供油量，斜盘角度相对容易调节。但是柱塞之间的供油量不完全一致可能引起供油量脉动，燃油中有水分或杂质可能引发部分柱塞卡滞或卡死，可能引起供油压力不足、燃烧室内混合气燃烧不稳定。柱塞和斜盘负载较大，受力复杂，易导致柱塞头部磨损、裂纹，甚至掉块。

2.柱塞泵的主要故障

（1）转子。转子的主要故障有柱塞孔尺寸超差；表面粗糙度不合格；圆柱度不合格；同一个转子各柱塞孔间的直径差不合格；与传动杆配合的内花键齿齿顶圆有金属堆积、齿面有划痕或磨损严重；端面的平面度不合格；与分油盘接触的端面与转子中心线的跳动不合格；防护层脱落面积过大；转子轴与衬套配合不合格。图2-10-5所示为柱塞转子修理。

图2-10-5　柱塞转子修理

（2）油泵盖。油泵盖的主要故障有与转子轴配合的孔磨损；圆柱度、表面粗糙度不合格；非密封面上允许有一定深度的轴向划伤；对划伤进行打磨抛光，使其与基体圆滑过渡。

（3）衬套。衬套内有轻微毛刺、磨痕或贯通的划伤，圆柱度、表面粗糙度超差，同一转子各衬套孔直径超过工艺规定，衬套孔冲蚀。根据需要使用油石、刮刀或什锦锉去毛刺，使用研磨工装、设备、研磨膏研磨和抛光衬套孔。若衬套孔超差或衬套孔与柱塞配合间隙超差，可以考虑研磨后镀镉修复尺寸，如果不能通过研磨修理合格，则更换新品。

（4）柱塞。柱塞的主要故障有球面磨平、卷边、剥落、总长度过小及裂纹，表面粗糙度和圆柱度不合格，柱塞与衬套的配合间隙不合格。

（5）分油盘。分油盘的主要故障有裂纹、划伤、偏磨、锈蚀，表面粗糙度、平行度或厚度不合格、工作面不均匀磨损、孔隙或砂眼，环形划伤、工作凸边冲刷痕迹以及气蚀。

气蚀是指在机械剥蚀和化学腐蚀的共同作用下，离心泵的过流部件受到破坏的过程。离心泵运转时，燃油通道里的液体速度和压力并不稳定，当流道中局部区域，通常是叶轮进口边稍后的某处，液体的绝对压力降低到当时温度下的气化压力时，液体便在该处发生气化，形成许多气泡。气泡随液体向前流动至压力大于气化压力的区域时，气泡内外产生压差，气泡急剧地缩小以至凝结，凝结过程中，液体质点高速填充空穴，液体质点就像无数小弹头一样，连续打击在金属表面上，在高压力、高频率的连续冲击下，金属表面逐渐因疲劳而破坏。另外，产生的气泡中夹活泼的气体氧，与气泡凝结时所放出的热量引发金属化学腐蚀作用。

气蚀的部位通常出现在转子与分油盘接触的端面、转子孔口中心线与孔壁的右交点处。转子孔口中心线与孔壁的右交点处是柱塞腔高压油与低压区的最早接通处，流体冲击最厉害，压力最低，自然气泡易溢出。气泡多时它沿气蚀点向右转移，沿孔口气蚀区向孔口内有一条气蚀带。气蚀轻微时孔口气蚀区有变形，零件表面出现麻点。气蚀严重时，金属晶粒松动并脱落，气蚀区产生缺口或掉块，缺口呈现出蜂窝状、海绵状、沟槽状、鱼鳞状特征，气蚀带内甚至穿孔、裂纹，气蚀的表面如图2-10-6所示。一旦发生气蚀，会使发生气蚀的区域磨损加剧，甚至引起活门卡滞或油嘴堵塞。

图2-10-6　分油盘上的气蚀凹坑

另外，当柱塞移动到上死点时，柱塞腔充满了低压油，柱塞向下移动时，分油盘的排油腔接通，压力的振荡使柱塞腔油压高于油泵出口油压，导致柱塞对斜盘的冲击，使油泵的可靠性下降，寿命降低。修理时，应减小或避免上死点的冲击和下死点的气蚀。

影响气蚀的主要因素：出口压力或泵后压力越高，油液渗合时的动态过程越剧烈，越易产生气蚀；进口压力低，当压力稍有振荡时就可能达到气体分离压，进入气蚀状态；燃油温度高，气体分离压也增高，易产生气蚀；油液中含有一定的机械杂质时，气体以杂质的颗粒为核，逐渐积聚形成气泡，可能导致气蚀。

气蚀能使泵的性能下降，产生噪声和振动，缩短泵的寿命，发生气蚀的零件通常不能继续使用。

（6）斜盘。斜盘的故障主要是偏磨、划痕和裂纹，用放大镜可以观察球面划伤、磨痕、点状脱落和硬化，检查球面半径。

（7）传动杆。传动杆的主要故障有花键齿锈蚀、压痕、磨痕、弯曲变形、异常磨损及掉块。有裂纹则不可用，常用量规的过端和止端检查内花键齿的磨损量，平口刀尺检查端面平面度，专用固定工装和千分表测量端面与中心线的跳动，标准样块测量表面粗糙度。

（8）轴承内圈。轴承内圈的主要故障有轴承内圈外圆柱面轻微环形划伤、磨伤或锈蚀，圆柱度、表面粗糙度不合格，可以视情况使用纱布、砂纸打磨，转子偏心导致轴承内圈偏磨。

3.柱塞泵的主要修理方法

（1）待修或报废。尺寸超出修理极限，转子、柱塞有裂纹，转子内花键的磨损量超过修理允许范围极限。

（2）打磨抛光。锉修后油石打磨齿顶、面的轻微划痕或凸起，研磨排除端面的砂眼及针孔，防护层超出规定损伤范围的重新镀防护层。

对打磨抛光不影响零件正常工作的表面轻微划伤、锈蚀、磨损等进行抛光处理。非工作表面上的微小划伤、毛刺等缺陷可用油石和砂纸去除，采用化学法除锈处理时允许被除锈的表面有点状发暗现象，经过除锈后的零组件允许其表面局部无处理层。

（3）研磨。研磨密封作用的工作面，不同的零件采用不同的研磨平台、研磨粉及研磨液，研磨后清洗，检查尺寸和被研磨面的边缘或其他孔口是否有由于研磨操作造成的毛刺、薄边等，去除零件表面的所有毛刺，保持工作需要的棱角，尺寸合格后，先用汽油清洗，然后用热煤油或超声波清洗干净。柱塞外径可以使用双盘研磨机抛光，保证柱塞圆柱度、表面粗糙度，修理完成后允许有非常轻微的划伤存在。转子端面对转子轴线的跳动、端面的平行度不合格时，可以使用振动研磨机研磨抛光处理。

（4）车修。柱塞球面后磨削，磨削后抛光，使用标准工装检验球面，球面尺寸合格后探伤检查。

（5）表面处理。对于铜制零件，镀镉可以修复尺寸，钢制零件镀铬修复尺寸，但轴和孔两个零件配合时，一般只允许镀镉配合件中的一个，且电镀只能修复一定量的尺寸。镀后进行零件的尺寸精度和表面粗糙度技术处理。

4.柱塞泵修理的注意事项

转子柱塞孔与柱塞的间隙超过规定值但在修理范围，或者多个孔与柱塞的间隙超标时，优先研磨柱塞孔，重新选配柱塞，但不能使用超过规定尺寸的柱塞，只能选用在公差允许范围内的柱塞。检验合格的柱塞放入专用盒内的专用油中浸泡，使用带滑油的汽油洗涤的柱塞进行工序间转移时，不能放置过夜，过夜则需临时油封。

对于柱塞孔，先粗研磨、清洗、测量，然后精镗磨、清洗、测量，研磨后允许有微细砂眼存在，研磨合格后使用热煤油清洗，去掉研磨膏等杂质。对关键零件标刻修理次数、累计寿命及修理时间。转子轴承内圈的轻微划伤，砂纸打磨抛光，保证各个位置的表面粗糙度、锥度、椭圆度和内外径尺寸，可以选配转子轴承内圈，保证与转子轴的配合关系。

使用平晶测量分油盘的表面粗糙度，通过读取平晶上的光带来得出表面粗糙度值。点接触式测微仪测量分油盘平行度，这种装置的测量头部直上直下，能最大限度地减小测量过程中与零件的摩擦。对于球面、球窝类零件，首先要求准确、可靠测量或测试，反映零件的真实情况，其次使用或设计合理的工装，严格检验零件修理后的技术状态。

修理完成后，对重要零件标刻已累积工作小时数等信息。转入装配、试验，二次分解，对重要零件故检、修理，二次装配，试验合格则发往发动机主机装配。