2 BK-2500型发动机导向器叶片指针的摇臂销钉反复断裂故障分析-郝慧超(3).doc

第二十八届（2012）全国直升机年会论文BK-2500型发动机导向器叶片指针的摇臂销钉反复断裂故障分析郝慧超 李 波 黄世龙 戴锦楼 （61330部队，河南新乡，453000）摘要：本文针对一起BK-2500型发动机压气机进气导向器叶片指针的摇臂销钉反复断裂故障及排故情况，总结分析了引起该故障的可能原因和应采取的预防措施，为该型发动机日常维护和排故提供一定的参考和建议。关键词：发动机；叶片；销钉；断裂 1 引言BK-2500型发动机是俄罗斯克里莫夫航空动力设计局在TB3-117BM涡轮轴发动机的基础上经过改进研制而成的。该型发动机是高原型米-17B-7直升机上的动力装置。发动机在工作中通过压气机操纵机构操纵压气机进气导向器叶片和前四级导向器的叶片旋转，使燃气更有利于冲击涡轮叶片旋转作功，提高涡轮效率。2 故障情况2010年2月26日，陆航某旅一架米-17B-7直升机左发在使用至896小时后，检查中发现该发压气机带指针的进气导向器叶片摇臂销钉断裂脱落，技术人员随即对销钉进行了更新。2011年1月4日，更换销钉后发动机使用约227小时（总工作时间1123小时），该叶片销钉再次断裂，技术人员又一次赴部队进行更换。2012年1月，第二次更换后的该发动机使用到约152小时（总工作时间1275小时）后，该叶片销钉第三次断裂。在检查履历本中记录，该发动机系2004年2月10日制造出厂，2005年2月28日装于该型直升机上并投入使用。3 压气机操纵机构组成及原理压气机操纵机构的作用是转动压气机进气导向器叶片和压气机前4级导向器的叶片，同时还用来从压气机第7级后面向外界放气。压气机操纵机构包括有导向器操纵机构和2个放气活门。导向器操纵机构的作用是根据压气机涡轮换算转速，按照规定的程序来转动压气机进气导向器叶片和前四级导向器的叶片，利用燃油调节器和连接在燃调上的液压作动筒来操纵叶片转动角度。导向器操纵机构组成有：上摇臂连板（21）、下摇臂连板（14）、转动环（10）、反馈联杆（16）、反馈拉杆（11）、反馈弹簧（13），如图1所示。导向器操纵机构安装在压气机前四级中间部位的壳体上。上摇臂连板（21）用调节联杆（24）与燃调的承力联杆（23）连接，下摇臂连板（14）同液压作动筒（17）的摇臂连接，结构相同的双臂联杆（22）连接着摇臂连板，双臂联杆用连杆（25）、（26）与转动环接耳（10）相连。 连杆（25）、（26）为可调式，用于补偿机件活动时的构造误差。 转动环（10）安装在带有转动块（7）的专用轴（5）上。，导向器转动叶片用连杆（2）和转动环连接，连杆（2）正好穿入转动环的凹槽中，销钉（3）穿过转动环和连杆上的孔将它们固定紧。销钉（3）用保险卡箍（15）保险，以防脱落。为了保证导向器叶片转动角度准确，在其中一片叶片上安装有反馈联杆（16），反馈联杆（16）用可调联杆（11）与燃调反馈联杆（12）连接。反馈联杆连接部位的间隙用弹簧（13）来调节，弹簧（13）同联杆（11）的接耳以及支架连接，直接安装在压气机壳体上。为了减小带反馈联杆的进气导向器叶片间隙，装有支架（20），该支架起叶片轴颈辅助支点作用。利用分度盘（18）和装在进气导向器叶片上的指针来调整、检查叶片转动角度。 燃调承力杆（23）和液压作动筒联杆同步驱动上摇臂连板（21）和下摇臂连板（14）偏移，摇臂连板通过双臂联杆（22）和可调连杆（25）来驱动转动环（10），并通过叶片联杆（2）来驱动进气导向器和压气机前4级上的叶片。1.进气导向器叶片 2.叶片联杆 3.销钉 4.第一级导向器叶片 5.轴 6.第二级导向器叶片 7.滑块 8.第三级导向器叶片 9.第四级导向器叶片 10.转动环 11.反馈拉杆 12.燃调反馈联杆 13.反馈弹簧 14.下摇臂连板 15.卡箍 16.反馈联杆 17.液压动筒 18.分度盘 19.指针 20.支架 21.上摇臂连板 22.双臂联杆 23.燃调承力杆 24.可调联杆 25.可调联杆 26.可调联杆 25可调联杆 26可调联杆 18分度盘图1 压气机操纵机构4 故障原因分析根据压气机操纵机构装配原理可知，压气机进气导向器叶片与指针的固定是通过叶片根部转动环穿入到指针摇臂连杆的安装槽内，然后销钉穿过转动环和连杆上的孔将它们固定紧，完成装配后销钉用保险卡箍打上保险，以防脱落，如图2所示。 图2 带指针的进气导向器叶片 图3 脱落销钉的叶片摇臂指针现场检查故障叶片及脱落的摇臂销钉（如图3），发现叶片轴颈销孔与摇臂销孔存在一定的不同心现象；从进气道内检查该叶片，该叶片已卡死无法转动；检查断裂销钉确认系头部受剪切力断裂。经以上检查结果初步分析故障原因如下：1）该发动机在制造装配时，叶片两端轴颈安装孔可能存在同心度较差现象，导致该叶片在安装到支点机匣上后转动不灵活，有卡滞现象，销钉承受的剪切力加大。2）发动机长期使用后，该叶片由于轴颈磨损等原因使卡滞现象加剧，导致发动机工作中当摇臂转动时，销钉承受的剪切力大幅增加，导致第一次断裂。3）销钉第一次断裂后，叶片轴颈相对摇臂周向位移，叶片轴颈销孔与摇臂销孔出现不同心现象，在机上无法调整到位。导致两次安装销钉时，空心销钉受挤压产生变形和损伤，抗剪能力降低，在使用较短时间后出现销钉断裂的情况。5 故障排除及建议针对两次更换销钉的情况来看，正常使用时间越来越短，说明仅更换销钉不能彻底排除该故障，建议该发暂停使用，返厂并将故障叶片拆下进行修理或更换。同时建议在外场维护中注意以下几点：1）机务人员在发动机日常维护中，应加强对发动机压气机带指针的进气导向器叶片摇臂销钉动态检查，特别注意是否有脱落现象，如发现故障苗头，应及时采取措施加以排除。2）对同批次同型号发动机进行普查，重点检查压气机叶片摇臂在转动中是否有卡滞现象。3）加强外场维护保养，注意做好导向器操纵机构的润滑清洁工作，避免维护不当造成故障苗头。参 考 文 献1 TB3-117涡轴发动机使用维护手册. 陆航部编2 BK-2500-03 涡轮轴发动机维护手册(第1、2、3册). 陆航部编3 BK-2500-03涡轮轴发动机图解零件目录. 陆航部编The Failure Analysis for rocker pin of BK-2500 series engine compressor director vane ruptured repeatedlyHAO Hui-chao ,LI Bo,HUANG Shi Long,DAI Jin LouNo. 61330 PLAAbstract: This text aims at a failure that the rocker pin of BK-2500 series engine compressor director vane ruptured repeatedly , analyzed the possible reason of the failure and give presentation ab