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航空发动机滑油系统常见故障分析

- 31 -高 新 技 术性,把轴承安装位设置为固定约束,由于巴哈赛车运行工况恶劣,有可能在某一时刻会发生3种极限同时出现的情况,因此将3种工况下的受力合并后统一乘以1.5倍的安全系数施加在轮毂上,以保证在各种工况下轮毂都能满足其使用要求。

最后将显示选项设置为非平均值,优化目标为减重50 %,运行ANSYS 软件得到轮毂拓扑优化结果。

从3种极限工况下50 %拓扑减重图中可以看出,原设计下的轮毂在3种极限工况下的拓扑优化结果各不相同,在综合考虑3种极限工况下的应力图以及3种极限工况下的50 %拓扑减重图后发现,其需要减重的主要部位在于安装轮辋以及制动盘安装的法兰支撑臂中,因此,在安装轮辋的法兰支撑臂以及安装制动盘的法兰支撑臂处,采用数铣加工工艺进行轻量化处理以降低质量。

3.2 轮毂结构设计校核为使最终优化完成的轮毂能满足其刚度、强度要求,再次将最终设计的轮毂导入ANSYS Workbench 中进行静力学仿真,并利用3种工况下的载荷进行强度校核。

轮毂受力在乘以安全系数后仿真出的最大应力均低于材料屈服强度320 MPa,应变也没有变大。

优化结果见表1。

表1 优化结果对比表优化前优化后变化率紧急制动工况下的最大应力/MPa25.67743.12259.54 %越过不平路面工况下的最大应力/MPa5.209817.12930.41 %急转向工况下的最大应力/MPa22.61438.64558.51 %轮毂质量/kg0.490.32766.73 %4 结语该文分析得出轮毂法兰的最大应力制动盘安装位处,且均小于材料的许用应力,因此认为该轮毂满足静力强度的要求,其安装轮辋以及制动盘安装的法兰支撑臂中存在较大的冗余量。

而后结合拓扑优化模块对轮毂进行了轻量化设计。

最后对设计的轮毂进行了结构静力学分析的效验,结果显示该轮毂满足其设计的强度、轻量化及其使用要求。

参考文献[1]吴国瑞,陈晓鹏,张世琪.铝合金轮毂的优势与热处理[J].内燃机与配件,2018(23):105-106.[2]王新建,张蕊,耿杰,等.巴哈赛车转向节结构优化设计[J].天津职业技术师范大学学报,2018,28(3):42-46.[3]吴国瑞,陈晓鹏,张世琪.汽车铝合金轮毂铸造技术工艺应用研究[J].内燃机与配件,2018(24):81-82.1 滑油系统基本组成1.1 滑油箱滑油箱分为干槽式和湿槽式2种。

干槽式滑油箱的特点是拥有独立的外部油箱。

如果滑油存在于发动机内集油槽或集油池中,则称为湿槽式滑油箱。

现在的涡扇发动机绝大部分是干槽式。

加油可以是重力加油或压力加油。

加油口应标注“Oil”和油箱容量。

通过目视检查口盖可以清楚地看到滑油箱中的实际滑油存储量,为重力或压力加油提供依据。

油箱应留有容量为10 %或0.5 gal 的膨胀空间。

油箱中的传感器用来测量油箱滑油量,并在驾驶舱仪表上显示出来。

1.2 滑油冷却器燃油/滑油热交换器的功能是使滑油在任何操作情况下都能保持足够的温度。

不过燃油温必须保持在1.7 ℃~143 ℃以防燃油结冰和燃油气化。

滑油绕着燃油流过的管路流动。

滑油需要循环使用,因此必须将滑油的热量散掉。

温度控制活门决定了滑油是否通过散热器。

滑油温度低时,不需要散热,温度控制活门打开,滑油旁通,不进行热交换;滑油温度高时,温度控制活门关闭,迫使滑油同燃油或者空气进行热交换。

1.3 滑油滤在供油路和回油路上都装有滑油滤以保证滑油清洁。

油滤有旁通活门,一旦油滤堵塞,旁通活门打开。

用油滤压差电门监视油滤是否堵塞。

当油滤前、后压差过大时,给驾驶舱信号,显示油滤堵塞。

1.4 其他各类部附件磁屑探测器又称磁性堵塞,安装在回油路上探测金属粒子,判断发动机内部机件工作状态。

其内部的永久磁铁和滤网吸附含铁及不含铁的粒子、碎块。

磁屑探测器应定期拆下检查,在高倍放大镜下观察分析。

磁屑探测器有自封活门,防止磁性堵塞拆下时滑油流出;接通驾驶舱告警系统,提供指示;油气分离器;为防止滑油箱、齿轮箱和轴承腔中的压力过高,在滑油系统中有通大气的通风口。

在空气通往机外之前,空气中的油滴被油气分离器分离出来。

通过油气分离器,去除气泡、蒸汽,防止供油中断或破坏油膜,减少滑油航空发动机滑油系统常见故障分析张 椋(上海工程技术大学,上海 201600)摘 要:该文运用可靠性维修理论对飞机滑油系统故障进行分析和研究,并详细叙述了处理故障的方法。

飞机滑油系统故障分析的内容是运用AMM(飞机维护手册)手册对飞机滑油系统的工作原理、结构、内部系统以及飞机滑油系统故障原因进行分析研究。

关键词:航空发动机;滑油系统;故障分析中图分类号:TP18 文献标志码:A- 32 -高 新 技 术消耗。

滑油继续循环使用,空气通到机外。

某些发动机上,油气分离器装在齿轮箱上由齿轮箱轴驱动。

空气/滑油油雾进入分离器通过旋转的径向管道进入转子中心。

油滴由转子离心力向外甩,收集在壳体底部经回油泵返回滑油箱,空气从转子中心经通气出口排出。

2 常见故障2.1 滑油消耗量大滑油系统是全流式再循环系统,一旦滑油消耗量超出限制,首先应该检查有无明显的滑油外漏,中心体通气管无滑油滴漏,后油室供油管和回油管无滑油痕迹,然后再检查余油收集组件(启动机、IDG、EDP 和燃油泵集油箱),放干净集油箱,试车5 min 左右,检查余油收集组件的集油箱,如果有较多滴油,则要考虑更换该部件的安装座。

如果是起动机漏油,那么在发动机启动时就会漏油,但是当起动机脱开后会停止或者变少。

一般来说,起动机漏滑油会在风扇包皮内留下很多黑色的油泥,这个现象可以帮助我们判断起动机的滑油是否外漏。

如果是IDG 本身漏油,可以通过观察窗观察IDG 油量来判断,每次在周检时对IDG 的检查要注意观察油液是否下降的太多,IDG 安装座是否漏油。

如果包皮盖板内侧滑油比较多,应该清洁盖板表面并视情况更换发动机滑油加油口盖封圈,压力加油接头封严等。

总之,滑油消耗量大应该重点检查有无部件外漏,整个滑油系统的部件从滑油箱至各个部件的安装座都要仔细检查。

另外油气分离器故障也可能会导致发动机的滑油消耗量过大,正常工作时滑油蒸汽通过油气分离器将油滴返回滑油箱,气体则通过通气管排出,如果油气分离器故障,则滑油蒸汽会通过通气管排出,造成滑油消耗过大。

2.2 EMCD指示器弹出EMCD 主磁性金属探测器,探测发动机滑油系统污染并连到主金属检测器的指示器。

它有2块磁极,中间有1条缝隙,正常打开电接触,红色弹出指示器保持凹陷,在透明盖里面不可见,当金属微粒污染回油时,2块磁极连接此间隙并闭合电接触,红色指示器弹出。

如果EMCD 指示器弹出,应首先检查EMCD 探头有无明显金属屑,再检查TGB、AGB 回油滤有无金属屑,如果存在金属屑则要更换滑油,更换主滑油滤,同时考虑是否更换滑油箱、TGB 和AGB 滑油等。

如果检查均无明显金属屑,则是EMCD 系统本身的原因。

2.3 滑油低压滑油低压可能是滑油系统外漏、润滑组件故障、低压传感器故障、EIU 等原因造成的。

如果滑油系统存在外漏,整个滑油的封严性就不能得到保证,从而触发低压警告。

在后油室如果存在大量油迹,可能是后油室的接头松动、封严损坏,因此要注意检查。

如果航前发现发动机尾喷管下部积滑油,首先确认前一天是否进行了冷转。

中心管或尾喷管余油口漏油多发生在发动机多次冷转时,原因是发动机在低转速时,后部的气动封严性能差。

如果当天的发动机油耗正常,并且试车也是正常的,不用做排故工作。

润滑组件故障主要是供油泵不能正常工作、擦过大、壳体本身内漏过多,导致不能将滑油增压到要求的压力。

除了系统本身的问题,指示系统的问题也可能导致出现低压警告,因此要从滑油低压电门的线路开始排查,检查低压电门到EIU 的通断性以及更换线路中的一些部件以此来排除故障。

2.4 滑油指示温度高滑油温度高的原因包括燃油回油系统的问题(FLSCU,FRV,各种温度传感器)、油路存在金属屑、燃滑油热交换器堵塞、IDG 等。

滑油系统正常工作时,滑油温度是通过燃滑油热交换器进行冷却的,油路中存在的金属屑会导致系统部件摩擦增大,也会堵塞油路、堵塞热交换器。

热交换器效率降低必然会导致滑油温度升高。

燃油回油系统是将热燃油返回飞机油箱,防止发动机滑油和IDG 滑油超温,如果燃油回油系统工作不正常,象FLSCU、各种温度传感器故障、给出FRV 错误的信息或者FRV 本身的故障,导致FRV 开度不够,那么就会导致用于冷却滑油的燃油温度升高,从而影响热交换的效率。

FRV 开度有一个控制逻辑,主要依据就是发动机的滑油温度,在地面,滑油温度上升到90 ℃,FRV 打开在低流量位,直到温度降到78 ℃,在空中,滑油温度上升至90 ℃,FRV 打开在低流量位,滑油温度继续上升至95 ℃,FRV 打开在高流量位,直到温度降至85 ℃。

当然线路方面的原因也会导致给出错误的滑油高温信息,滑油系统的所有传感器的信息都会送给EIU,所以可以检查从传感器到EIU 之间的线路通断性,从而判断是否是线路的问题。

3 结语在成功地查明故障原因之后,应该采取有效措施将出现问题的部件进行及时地清洁或更换。

同时也必须严格依照《飞机维护手册》所规定的方式正确地进行排故。

如果不能严格地按照《飞机维护手册》中规定的步骤拆装部件,那对于故障排除来说就是不成功的。

在维修过程中的疏漏将很有可能埋下其他的故障隐患。

所以更应该加强对维修人员的管理,从而提高一线机务维修人员的维修质量。

参考文献[1]王仲生,薛传琦.PW4000型发动机滑油系统故障分析与状态监控[J].航空工程与维修,2001(1):41-42.[2]许燕菲.浅谈飞机维修方案的优化[J].航空维修与工程, 2004(5):54-55.。

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