某型航空发动机3号轴承故障分析与改进技术研究

【类型】学位论文

【作者】兴长喜 

【关键词】 航空发动机 主轴轴承 故障分析 改进措施 试验验证

【摘要】某型航空发动机为国内研制的大推力涡轮风扇发动机，其 3 号轴承为高压转子前轴承，主要承受发动机高压转子的轴向力。在发动机地面试车和试飞过程中，多次发生因 3 号轴承失效而导致的发动机故障，重者造成整台发动机报废，损失巨大，表明 3 号轴承已构成整个发动机最薄弱的环节，严重影响了发动机的研制进度和质量，因此轴承技术改进已列入该发动机重点研制攻关项目之一。论文针对该轴承失效的特点，进行了全面深入的失效分析、技术改进与考核验证研究。 论文首先根据轴承故障件的宏观特征、微观断口、能谱、金相组织与硬度检查结果进行了分析，并对该型轴承故障进行了统计和分析。然后，在初步分析结果基础上，对轴承收油环收油效率进行了试验和对比分析，模拟故障轴承的使用状态进行了试验器故障模拟试验，以求将主要故障技术状态复现。 分析查明，轴承收油环收油效率低、滑油喷嘴流量偏低、内圈油槽流通面积偏小，导致滑油供油不足、轴承散热不好，是造成轴承失效的主要原因。轴向力偏大，加速轴承失效，是造成轴承失效的重要影响因素。因此，轴承失效是由几种因素综合作用的结果。 基于理论与试验研究结果，进行了轴承技术改进。改进了收油环的结构，以提高收油效率；改进了供油方式和供油喷嘴，采用了环下供油加端面喷射供油的新型复合供油方式，增加了有效供油流量；改进了轴承结构设计，加大了内圈轴向油槽流通面积，保持架由内引导改为外引导，以适应端面喷射润滑需要。 最后，对改进效果开展了试验器对比验证试验和发动机整机验证试车，证明改进措施对改善 3 号轴承润滑冷却效果十分明显。改进效果在此后的试验器耐久性试验、发动机定型试车和试飞中又得到了进一步的验证，彻底解决了该型发动机 3 号轴承故障技术难题，对保证该发动机设计定型具有十分重要的意义，其成果可推广应用到其它发动机的研制，提高发动机的可靠性。本文的分析方法和结论也对其它类似的轴承失效分析和提高可靠性等工作有借鉴作用。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】哈尔滨工业大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】王黎钦

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