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航空发动机修理技术
1.5.12.5 12.5 传动装置修理
12.5 传动装置修理

12.5.1 齿轮修理

齿轮是传力件,齿轮传动可用来传递运动和转矩,改变转矩的大小和方向,可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动。

齿轮传动要求传递运动准确、平稳和承载均匀。当齿轮最大转角误差在一定范围内,其转过一个齿距角时传动比变化越小传递运动越准确。齿轮副的瞬时传动比变动越小传动越平稳。齿轮传动时的工作齿面接触越好则承载越均匀,否则荷载集中于局部区域而引起应力集中,加速局部磨损,影响使用寿命。齿轮转动过程中的瞬时传动比变动是引起齿轮噪声和振动的主要因素,一般用控制齿圈径向圆跳动公差、公法线长度变动公差等来调节传递运动的准确性,用控制齿距和基节极限偏差以及切向和径向综合公差等来调节传递运动的平稳性、噪声和振动,用限制齿向公差、接触线公差等来调节齿面荷载分布的均匀性。

齿轮副的非工作面间要求有一定的间隙,用以储存润滑油,补偿齿轮的制造误差、装配误差、受热膨胀及受力后的弹性变形等。这样可以防止齿轮在传动时发生卡死或齿面烧蚀现象。但侧隙也是引起齿轮正反转的回程误差及冲击的不利因素。当需要正反转可逆传动时,侧隙要小些,以减少其回程误差。

1.齿轮齿面磨损

在齿轮相对运动过程中,其表面材料相互摩擦逐渐耗损的过程称为齿面磨损。齿面在摩擦力的作用下,表面材料剥落损坏,造成了材料耗损,破坏了齿面型面。齿面的磨损主要有黏附磨损、磨料磨损和腐蚀磨损。黏附磨损是指两齿轮相对运动时,齿面相互接触,材料发生粘连,一个齿轮上的材料转移到另一个齿上。黏附磨损的主要原因可能是润滑油不足或齿轮没有正确啮合。磨料磨损是指由于滑油中的金属或非金属颗粒在齿面发生的“微切削”过程。腐蚀磨损是指滑油中的腐蚀物对齿轮表面的化学侵蚀作用。

齿面轻微磨损用油石或细砂纸研磨,严重磨损则报废,如图2-12-25所示。

图2-12-25 齿面磨损

2.齿轮齿面压伤、压坑和油渍

轮齿啮合的相互滚压与滑动引起材料塑性移动,材料的流动方向和齿面所受的摩擦力方向一致,导致轮齿沿相对滑动的痕迹处被压伤或压出沟槽。齿面在机构启动和突然加速时,易受到冲击和振动荷载,过大荷载与过高频率的冲击使渗碳层碎裂,齿面产生压痕或沟槽,最后出现压坑,沟槽或压坑的方向与啮合轮齿的接触线相一致,如图2-12-26所示。当润滑齿轮的油液被污染时,滑油里的表面油污、油渍沉积在齿表面,降低了滑油的润滑、清洁效果,如图2-12-27所示。齿面没有得到充分润滑、清洁进而加速了齿面的损伤。齿面压伤、压坑超过一定深度和宽度则报废,轻微压痕研磨修理。当齿轮齿牙表面压、划伤痕大于一定深度及其体材料剥落时,则报废处理。

图2-12-26 齿面的压伤和压坑

图2-12-27 齿面压坑和油渍

3.齿轮的裂纹、掉块和折断

重复、过大的荷载易导致齿轮齿根或靠近齿根处产生微裂纹,微裂纹扩张后导致齿轮掉块或疲劳折断。齿轮齿牙及齿根有裂纹时则报废,如图2-12-28所示。

4.齿轮变形

齿轮在过大的应力作用下,轮齿材料处于屈服状态可能导致齿面或齿体塑性变形。一般发生在硬度低的齿轮上;但在重载作用下,硬度高的齿轮上也会出现,如图2-12-29所示。维修措施:提高轮齿齿面硬度,采用高黏度的或加有极压添加剂的润滑油均有助于减缓或防止轮齿产生塑性变形。

图2-12-28 轮齿掉块、断裂

图2-12-29 齿面变形

5.齿面点蚀和剥落

齿轮的齿面接触应力脉动循环变化,当接触应力超过材料的疲劳极限时将导致表面产生微裂纹,微裂纹在高压油的持续挤压下扩展生成微粒,微粒剥落产生点蚀现象。点蚀一般先出现在节线处,严重时可导致剥落及掉块,齿面点蚀如图2-12-30所示。齿面硬度越大,抗点蚀能力越强。齿轮的接触疲劳强度不足以导致点蚀和剥落失效。对于受力较大的主动轴和液压泵齿轮的齿牙,修理时对工作表面进行预防性修理,允许对修理表面进行喷丸强化提高疲劳强度,增加抗点蚀能力。图2-12-31所示为通过仪器放大修理齿轮。

图2-12-30 齿面点蚀

图2-12-31 通过仪器放大修理齿轮

图2-12-28 轮齿掉块、断裂

图2-12-30 齿面点蚀

6.齿面防护层脱落

齿轮相对运动表面允许轻微的局部发蓝层变色或脱落,发蓝层非轻微剥落时,重新表面处理,标刻齿轮的组件号、级别号。齿轮齿牙、端面及花键牙面发蓝层脱落时,修除花键牙面的毛刺,轻轻打磨齿轮牙型的毛刺,保证表面粗糙度并保持牙型面,打磨齿轮端面毛刺。过大的工作荷载易导致齿轮渗碳层碎裂,渗碳层碎裂即硬化的表面被压裂,裂纹主要由渗碳层心部开始,向齿面延伸出现长条裂纹。齿轮有裂纹则报废,图2-12-32所示为齿面防护层变色和脱落。

7.齿面腐蚀

齿面受到过大的冲击荷载,表面防护层磨损时,导致齿轮、齿套表面防护层脱落,金属与滑油中的水蒸气发生化学反应而腐蚀。齿面腐蚀的处理方法:去除腐蚀物,重新防护处理。严重腐蚀使齿牙型面无法修复时,则报废。图2-12-33所示为齿面腐蚀。

8.表面划伤故障

表面划伤故障是当滑油中含有金属颗粒等杂质时,与齿面的摩擦导致齿面磨损,主要采取研磨抛光的方式修复。图2-12-34所示为齿面划伤。

图2-12-32 齿面防护层变色和脱落

图2-12-33 齿面腐蚀

图2-12-34 齿面划伤

12.5.2 齿轮轴修理

当齿轮轴的划伤不大于一定深度时,磨修镀铬,但非修理表面不得有铬层。磁力探伤有裂纹则报废。

齿轮轴工作面有毛刺、划痕、轻微划伤或磨损时,电镀修复尺寸。油石或砂纸打磨轴颈表面损伤,修磨后用麂皮蘸滑油、研磨膏抛光至表面粗糙度合格,图2-12-35所示为齿轮轴划伤磨损。当轴孔尺寸超差时,轴颈处允许镀铬研磨,镀前尺寸不应小于规定直径,铬层厚不大于0.10 mm。允许单个零件表面磨修镀铬,两个零件不得均镀铬修复尺寸。转速表传动从动齿轮允许齿轮轴颈磨修镀银增厚一定尺寸,与转速表传动从动齿轮配合的主动轴允许镀铬。镀铬前先阳极化,从动轴轴颈允许镀银修复尺寸。

齿轮轴孔、径不允许轴向伤痕存在。齿轮轴孔有轻微毛刺或划伤时,将带凹槽的研磨杆插入主动齿轮轴孔,螺旋往复运动研磨修复。划伤、压伤大于一定深度,基体材料剥落或严重磨损则报废。齿轮轴上有粘连时,锉刀锉修,刮刀刮除,研磨,图2-12-36所示为齿轮轴表面黏附。

图2-12-35 齿轮轴划伤磨损

图2-12-36 齿轮轴表面黏附

【知识拓展】

离合器的修理

销子、销轴铆头裂纹或松动时则更换,销轴弹簧折断或弹力下降时更换弹簧。更换销轴、销子时,离合子长度不合格时则更换,着色检查离合子表面与棘轮贴合面沿轴向方向的着色面积,接触面积不合格时用油石或砂纸打磨。离合子表面防护层脱落时重新防护,修理后的离合子装配后等距离差应符合要求,离合器与棘轮的接触应为面接触,且三个爪尽可能同时受力。离合子应在规定转速下完全脱开,脱开不合格时允许选配弹簧,多次转速脱开测试的脱开转速差之和应符合规定。

摩擦离合器的主要故障是摩擦片磨损,当摩擦片过度磨损且摩擦力不符合脱开力矩要求时,则更换。

套齿锈蚀和硬皮时用砂纸打磨排除。滚棒表面不允许有轴向划伤,滚棒表面允许有轻微的压印和细小麻点,但不允许有压沟和材料压破、压裂。滚棒表面有锈蚀和轻微碰伤,用羊毛毡沾油抛光,抛光后允许存在轻微的加工或碰伤痕迹;锈蚀成片或滚子凸出两对称滚棒的距离小于规定尺寸时应更换新品。铆钉镦头处允许无防护层,铆接好的滚棒离合器应转动灵活。修理后的滚棒离合器停放超过一定时间时,用滑油将离合器油封,用石蜡纸包装。

【任务实施】

技能训练任务2-12-1 CFM56-3发动机区域标准线路施工。

技能训练任务2-12-2 轴承的清洗、检查与维护。

技能训练2-12-3补充放气电磁活门的拆卸与装配。

【课堂练习】

一、简答题

1.说明附件机匣的常见故障、产生原因及修理方法。

2.说明螺纹连接的常见故障、产生原因及修理方法。

3.说明轴承的常见故障、产生原因及修理方法。

4.说明轴承的修理内容有哪些。

5.说明导管的常见故障、产生原因及修理方法。

6.说明附件传动装置的常见故障、产生原因及修理方法。

图2-12-37 螺桩

二、拓展训练题

1.试问图2-12-37所示的螺桩有几种方法取出,哪一种方法最佳。

2.导管上螺母的连接方式一般有两种:一种是喇叭口;另一种是焊接转接头。还有没有别的连接方式?有的理由是什么?

3.试设计轴承的轴向游隙测量装置,写出测量的详细工艺步骤(测量前准备,测量时如何固定,固定什么位置,固定时注意什么事项,移动到哪个位置,每个零件用序号表示,拧紧某个零件),测量中如何保护精密轴承?并画出完整的测量工装草图。

4.请写出轴承的振动噪声测试原理,测试过程中需要注意哪些事项?

5.请设置一个轴承的径向游隙测量装置,画出草图,并说明测量原理。

6.导管装入压帽后,需要再装入止动杆,请设计一种可以把导管压入压帽的装置,可以直接把止动杆慢速、均匀用力、完整地压入压帽。要求:装置结构简单,实用性强,成本低,可维护性好。

7.某型航空发动机附件机匣装配时,发现该机匣安装电机的固定卡箍变形。快卸环用于将附件与机匣固定在一起,用快卸环外部的箍带拉紧,如图2-12-38所示。快卸环外部箍带是薄壁钣金件,在装配或拆卸时的一些操作,可能使箍带变形。请分析固定卡箍变形故障的产生原因,选择合适的修理方法,并提出控制和预防措施。

图2-12-38 快卸环结构

【素养提升】

阅读以下教学案例,结合本任务所学习的专业知识和技能,从保障生命安全、保障财产安全、安全操作与劳动保护、工作规范、严格按照维修手册中要求的程序进行每一步操作、绝不偷懒省略步骤、不抱侥幸心理、遵章守纪的职业素养和工作习惯等方面,按照“三全育人”的要求,分析其中需要反思的内容,提出改进措施,并编写一篇读后感。

生命标记

某轰五飞机,在进行维修时,发现起落架收放作动筒的收放橡胶管道使用寿命到期,需要更换。把飞机机体结构支撑起来后,更换了一段新的橡胶管道。进行标记时,维修人员没有严格按照维修手册进行,而是根据经验进行标记,未正确标记。密封性试验时,接上作动筒单元两边的气源接头,工作人员开始检查起落架舱门处是否漏气,此时舱门意外收起导致工作人员死亡。

经过事故调查发现,在检测是否漏气的过程中,因为错误的标记将作动筒单元两边的气源接头接反。工作人员并未注意到异常,而是在起落架舱门处检查是否漏气,舱门的意外收起导致了事故的发生,造成了不可挽回的后果。

在维修过程中我们应时刻保持认真、细心,保持警惕,时刻绷紧心里那根“安全”之绳。既要保证飞机安全运行,又要注意自身安全。在工作过程中需要做的标记较多,我们应该查询手册、按照程序办事,这也是保证人身安全和航空财产安全的客观需要及要求。

【知识拓展】

装配

试车