| 标题 | 某型航空发动机处理机匣扰流片更换工艺研究 |
| 范文 | 张建 郭桃都 王茹雪 陈刚 摘 要：某型航空发动机在维护、使用过程中，由于人为或者其他原因造成处理机匣扰流片损坏。损坏的扰流片影响压气机转子叶片通道区域的流场情况，导致航空发动机的整体性能变差，若航空发动机继续工作，甚至可能会发生喘振，造成极大损失。因此，处理机匣扰流片损坏故障一经发现，需立刻进行排除。原有排故工艺为将装有故障扰流片的处理机匣做报废处理，更换新品处理机匣，排故成本较大。基于此，需要研究更换故障扰流片代替更换处理机匣的工艺以便于减少排故成本。 关键词：航空发动机；处理机匣；扰流片损坏；更换扰流片 中图分类号： V232 文献标志码：A 处理机匣扰流片损坏故障为航空发动机的常见故障，该故障通常不会造成恶劣的影响，但极端情况下会导致发动机的喘振，造成严重后果。因此，该故障问题不容忽视，一经发现，需立即排除。現有的排故工艺为更换故障扰流片所在的处理机匣，该排故工艺成本较大。本文研究在处理机匣上直接更换故障扰流片的工艺，以较小的成本完成处理机匣故障扰流片的更换工作。 1 处理机匣扰流片介绍 本文论述的某航空发动机是轴流式双转子带加力燃烧室的涡轮喷气航空发动机，其压气机为轴流式结构，由压气机转子和压气机静子机匣组成。其中，静子机匣部分包括处理机匣、前机匣、第二级整流器、第三级机匣和第四、五级机匣等，处理机匣为发动机最前端的静子机匣。 外部空气通过处理机匣进入压气机转子叶片流道，经处理机匣整流后的空气流动情况直接影响压气机转子叶片通道内的流场情况，进而影响压气机的整体性能。压气机叶片通道内的不稳定流动状况大多数都是从压气机顶部区域开始的，如果能够推迟压气机叶片顶部区域的失速，就会提高压气机的稳定工作裕度。基于此，在基本不降低压气机原有效率的基础上，采用将处理机匣周向开槽的方法，可以推迟压气机叶片顶部区域的失速，使压气机的稳定工作裕度获得中等程度的增加。目前的某型航空发动机的处理机匣均为在机匣壳体上加装装有斜槽的扰流片的设计结构，该结构扩大了压气机的稳定工作范围，提高了压气机的抗进气畸变能力。 航空发动机在使用、维护过程中，由于人为或者其他原因会造成处理机匣扰流片损坏。现有排故方式为将扰流片损坏的处理机匣做报废处理，更换新品处理机匣。该排故方式的成本较大。因此，研究处理机匣扰流片损坏后更换扰流片代替更换处理机匣的排故工艺路线，可以有效降低排故成本。 2 处理机匣扰流片更换试验工艺制订 基于上述需求，现制定两套排故试验工艺，由5组工人按排故试验工艺进行工作，探究处理机匣扰流片更换实验工艺可行性与适用性，确定最终处理机匣故障扰流片的排故工艺。 2.1 技术要求 （1）所有固定销的锁紧缩口。 （2）相邻扰流片两端侧面应靠近无松动，允许锉修扰流片保证间隙要求。 （3）扰流片不允许凸出机匣内表面。 （4）允许装配加厚扰流片，但不应超过规定值。 2.2 零组件结构介绍 处理机匣壳体由铝合金锻件经机械加工而成，壳体内装有扰流片，组成了带驻室斜槽的处理机匣。扰流片在完成装配后，用72个固定销固定到处理机匣壳体上。 2.3 预期达到的技术、经济、质量指标 通过更换故障扰流片，使处理机匣其余部分得以利用，减少经济损失。 2.4 实验设备 摇臂钻床、铰刀、丝锥、拔具。 2.5 工艺路线 根据处理机匣结构及扰流片装配过程，分解扰流片的大致过程如下：取出固定销，分解扰流片，更换损坏的扰流片，重新钻孔，装配固定销。 （1）取出固定销 扰流片通过固定销固定在处理机匣壳体上，固定销销孔上方有缩口。 在取出固定销时，将处理机匣固定到摇臂钻床上，用铰刀将缩口扩大，防止取出固定销时破坏机匣壳体表面，造成“缺肉”现象。用钻头在固定销上钻孔，再用丝锥在固定销上的孔内加工一段螺纹。将垫块放到处理机匣壳体上，拧上带有拔具的专用螺栓，反向转动螺母，将固定销从销孔中拔出来。 （2）分解扰流片 分下处理机匣上压块处的螺栓、螺帽、垫片及压块，取下扰流片。 （3）更换损坏的扰流片 将损坏的扰流片更换为合格的扰流片，依次装入处理机匣壳体的叶片槽内，使相邻扰流片两端侧面靠紧。装配最后一片扰流片时，应确保相邻扰流片两端侧面应靠近无松动。若有松动，允许在规定锉修范围及数量内，采用装配加厚扰流片或者锉修扰流片的侧面保证无松动。装上压块、螺栓、垫片和螺帽，压块不应凸出机匣壳体内表面。用开口销锁紧螺帽。 （4）重新钻孔 原固定销销孔已装配过固定销，不能保证固定销与机匣壳体、扰流片的配合，故应重新钻孔。重新钻孔时，由同一组人员分别采用工艺一和工艺二的要求在不同的处理机匣上完成工作内容。 工艺一：将原固定销销孔加大，配做尺寸加大的固定销。 首先，将完成装配扰流片工作的处理机匣固定到摇臂钻床上，在定位销销孔中插入定位销，按原固定销销孔位置重新钻孔。因原固定销销孔装配过固定销，加工时，应将新固定销销孔的尺寸在原设计基础上向上调整。钻孔时，应注意防护，避免铝屑落入机匣壳体内腔。固定销销孔加工完成后，用干燥的压缩空气将固定销销孔吹净。 工艺二：相对原固定销销孔位置偏置5°，重新钻孔。 首先，将装配完扰流片的处理机匣固定到摇臂钻床上，在定位销销孔中插入定位销，较原销孔位置偏置5°钻孔，将新加工的固定销销孔扩大到合适尺寸，最后用铰刀进行铰孔加工。钻孔时，应注意防护，避免铝屑落入机匣壳体内腔。固定销销孔加工完成后，用干燥的压缩空气将固定销销孔吹净。 （5）装配固定销 在按工艺一加工的固定销销孔中装配固定销时，应选配尺寸较大的固定销。在按工艺二加工的固定销销孔中装配固定销时，可以装配正常尺寸的固定销。两种方案均可按下述要求继续装配。依次将固定销装配到新加工的固定销销孔内，并用固定销锁紧专用工装将固定销锁紧缩口。锁紧固定销时，机匣壳体内表面应紧靠夹具的支撑面，同时注意防护，避免碰伤零件与叶片。完成固定销装配后，在处理机匣壳体表面涂有机硅磁漆。 3 处理机匣扰流片更换试验工艺结果分析 两套排故工艺的工作内容除钻孔位置存在差异外，其余内容均一致。5组工人完成的实验结果表明上述两种试验工艺均能完成故障扰流片的更换工作。经理论分析，均不影响发动机的正常工作，两种排故工艺均适用于处理机匣故障扰流片的更换。两种工艺试验过程中的人员反馈及实验过程、结果对比分析，工艺一需在原固定销销孔位置重新加工固定销销孔，加工过程烦琐，且原固定销尺寸不能满足原有配合要求，需按加工后销孔尺寸配做加大尺寸的固定销。按照工艺二加工的固定销销孔，可以装配正常固定销，但机匣上会留下原来加工的固定销销孔。从修理成本、修理周期等方面判定，工艺二为最优排故工艺。 结语 本文通过对某型航空发动机处理机匣扰流片更换工艺的研究，确定了适用的处理机匣故障扰流片的更换工艺，降低了处理机匣扰流片故障问题的排故成本，在大批量生产中，带来了可观的经济效益。 参考文献 [1]王聪梅.航空发动机典型零件机械加工[M].北京：航空工业出版社，2014. |
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