某型航空发动机3号轴承故障分析与改进技术研究

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。

目录

某型航空发动机3号轴承故障分析与改进技术研究

FAILURE ANALYSIS AND IMPROVEMENT OF №3 MAINSHAFT BEARING FOR AN AEROENGINE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 航空发动机主轴轴承简介

1.3 航空发动机主轴轴承的失效分析

1.4 国内外研究现状

1.5 本课题研究的主要内容

第2章 故障件的检查与失效分析

2.1 故障轴承的检查与理化分析

2.2 研制轴承使用状况分析

2.3 原型轴承改制影响分析

2.4 本章小结

第3章 轴承失效故障的试验及其分析

3.1 收油环对比试验分析

3.2 故障模拟试验与分析

3.3 本章小结

第4章 轴承技术的改进

4.1改进目的

4.2 收油环结构的改进

4.3 供油技术的改进

4.4 轴承的改进

4.5 改进措施的影响分析

4.6 本章小结

第5章 改进措施的考核验证

5.1 试验器对比试验

5.2 发动机整机验证试车

5.3 发动机整机验证试飞考核

5.4 轴承技术改进后的完备性考核试验

5.5 本章小结

结 论

参考文献

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