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航空电机轴承故障分析及改进第26卷第2期 2005年6月 哈尔滨轴承 JOURNALOFHARBINBEARING Vo1.26No.2 Jun.2005 航空电机轴承故障分析及改进 王春义,苏北新 (哈尔滨理工大学机械动力学院,黑龙江哈尔滨150080) 摘要:通过对故障轴承的分析,找出了产生故障的原因,并对轴承进行了改进,满足了飞行要求,消除了安全隐 患. 关键词:航空;启动发电机;电机轴承;故障分析;改进 中图分类号:THI22;THI36文献标识码:B文章编号:1672-4852(2005)02-0010-02 AnalysisandimrrovomentOiltroubleofairgeneratorbearing WANGChun一),i,SUBeixin (Mechanical&PowerEngineeringCollege,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China) AbAfterthetroublebeatingsareanalysed,thereasoncausingtroubleisfound,thenthebearingisimproved, theflyrequestissatisfied,thehiddendangeriseliminated. K神:air;electricgenerator;electricalmotorbeating;troubleanalysis;improvement 1前言 某飞机上使用的轴承是按照样品轴承的结构 尺寸及材料标准制造的.其中3E180506JT2R2轴 承是为该系列飞机上原启动发电机配套的电机轴 承,自六十年代投人生产以来,质量一直稳定,满 足了该飞机的飞行需要. 近年来,由于该飞机的改进,启动发电机也得 到改进,电机的转速,功率,工作温度等性能指标 及工作环境均发生了很大的变化,配套轴承也相 应地暴露出来一些问题. 应用在新启动发电机上的轴承 3E180506J,I2R2在近几年的时间里,连续数次出 现故障,故障涉及面大,危及飞行安全. 2故障分析 故障发生后,我们先后对五台损坏的新启动 发电机和故障轴承进行了仔细,认真的分解和分 析研究,发现电机均在前端支承部位损坏,轴承失 效形式类同,即轴承保持架断裂,铆钉拉断,拉脱, 收稿日期:2005-0324. 作者筒介:王春义(1961一),男,副教授 密封圈散落,套圈沟道表面和滚动体严重烧伤,并 有二次淬火现象. 根据这些现象,经轴承制造单位认真的分析, 均未发现与制造有关的因素.轴承材料及热处理 质量符合规定,制造精度全部合格.损坏失效主要 是轴承工作时高温所致,高温产生原因一时难以 确定.但电机厂也对轴承保持架强度及铆合质量 提出疑问,并要求给予改进. 为了保证飞行安全,使轴承满足新启动航空 电机的配套需要,主管部门召集了多家相关单位 参加”新启动发电机轴承保持架损坏分析会”.会 上,某研究所通报了该飞机改进的情况:该飞机初 始配备一台启动发电机,飞机改进后配备了两台 新启动发电机,但通风道没有变化.因而以往为一 台电机通风冷却的风量,如今却要为2台电机通 风冷却.由于通风效果显然不如从前,这可能是电 机轴承产生高温的原因之一. 根据这一情况,对该飞机的新启动发电机通 风情况进行了检查,并拆下5台份(共10套)电机 轴承带到哈轴分析.经过某研究所,电机生产厂, 哈轴共同分析研究,发现10套轴承中,有6套轴 承的橡胶密封圈与轴承内圈接触处已严重老化, 其中有2片密封圈沿内径圆周方向脱落了宽约 第2期王春义,等:航空电机轴承故障分析及改进 lmm的环,已经失去了密封性能. 鉴于这一情况,各方初步认为,由于新启动发 电机通风量的减少,极有可能使电机及轴承产生 高温,密封圈老化失效,润滑油脂流失,致使轴承 损坏失效.【大J此,密封圈的老化问题也必须给予解 决. 至此,上级主管部门召集了相关各单位多方 人员参加的专题会议,进一步沟通情况,查明原 因,达成了共识.决定研制高性能的轴承以取代原 来的3E180506JT2R2轴承,确保飞行安全. 3轴承改进设计 3.1结构改进 根据新启动发电机的各种_T作条件及轴承发 生故障的几项不利因素,项目研究应从轴承保持 架结构,润滑及密封性能等方面着手,并将轴承精 度提高了一个等级,轴承型号定为 Ol 56一半保持架(酚醛胶布管) 68一密封圈(橡胶布) 09一管形铆钉(H96一GB1531) 装填油脂一7016 图l3El80506JT2R2结构示意图 3.2选用材料性能对比 3D180506J8T2R3. 3D180506J8T2R3轴承是两面带密封结构的 深沟球轴承,其精度等级为”D”级(ISOP5级);保 持架为两半酚醛胶布管实体架,为了提高保持架 强度,两半保持架端面分别粘贴厚度为0.7mm的 硬铝(LY12CZ)片(3E180506JT2R2保持架为酚醛 胶布管不带硬铝片),通过应用拟静力学分析方 法,对滚动体进行受力分析后,将保持架的兜孔设 计成椭圆直孔式,其目的是为了提高轴承运转中 的平稳性和降低钢球对兜孔的挤压力;两半保持 架用实体铆钉(LG3)进行铆合(3E180506jT2R2采 用紫铜空心铆钉铆合);为了保证 3D180506J8T2R3在250oC高温下正常运转,对国 外同类产品进行了测绘,检验,国内调研及对各类 油脂和密封材料进行试验后,选取高温性能好的 油脂70171装填轴承内部,选取聚四氟乙烯片 制造密封圈.轴承结构如图1,图2所示. Ol 56一半保持架(酚醛胶布管/LY12CZ) 68一密封圈(聚四氟乙烯) 09一铆钉(LC3一GB3196) 装填油脂一7017一l 图23Dl80506J8T2R3结构示意图 表l密封材料及润滑油脂性能 经过比较,聚四氟乙烯性能明显优于橡胶布; 70171耐高温陛能也好于7016油脂. 3.33D180506J8T2R3轴承密封性能试验 轴承研制成功后,我们对新轴承的密封性能 进行试验,具体情况见表2. 整个运转过程中,轴承外圈与密封盖之间无 相对转动,外圈密封槽无漏脂现象,密封圈与内外 径之间有漏脂,其漏脂量及漏脂率见表3. 子样运转试验后,外观无异常变化,拆件检 查,各件状态均与试验前相同. (下转第24页) ?24?哈尔滨轴承第26卷 4无心磨床排料部分转盘推料原理 排料机部分由调速电机带动皮带轮,皮带轮 带动推料圆盘转动.图2所示为排料机装配图的 主视图.圆盘每转一周,推出一个工件. 1.调速电机2.主动皮带轮3.张紧皮带轮4.被动皮带轮 5.推料转盘6.下料道7.工件8.连接角铁9.辊棒 图2排料机主视图 将推料圆盘外径形成坐标曲线形式,其公式 如下: P=200+30t/360 式中,P为曲率半径,t为圆盘转过的角度. 当推料转盘转到图3所示位置时,工件从料 道落人起始位置.此时转盘继续转动,由于转盘外 径是逐渐变大的,故工件被向外推出.圆盘转动一 周时,刚好推出一个工件.如图4位置所示,将工 件推到与辊棒衔接的连接角铁上,然后推上辊棒, 在辊棒上将工件自动排好送人无心磨床,完成工 件的自动上料及加工.工件的上料速度可根据无 心磨床的磨料速度要求调整提升机及排料机的两 个电机,使它们与无心磨床上工件的加工速度同 步,完成协调上料,加工. 图3工件落人推料转盘的起始位置 图4推料转盘转一周后工件的位置 5结束语 此联线设备是按照套圈外径为5西llOmm 进行设计的,能够实现这一范围内套圈用无心磨 床加工时的自动上料,也可将此设计原理应用在 其他型号的轴承套圈,应用于小型轴承套圈上料 效果会更好;还可应用于轴承套圈在其他机床加 工时的提升排料,值得推广. (编辑:钟媛) (上接第11页) 表2轴承温度测试 试验条件运转时间温度情况(室温24)mln 4使用效果 对新研制的5台份计l0套3D180506J8T2R3 电机轴承进行试车考核,其中2台新启动发电机 进行了厂内试验,3台新