程鹏 杨忠豪 付文俊 张世学 王仕鹏
中国航发南方工业有限公司，湖南 株洲 412000
【摘要】本文通过某个滑油泵抱轴故障的排查与分析，介绍滑油泵结构原理，通过分解检查、原因分析，确定故障机理，给同类型的故障提供参考意义。
【关键词】航空发动机 滑油泵 抱轴 故障分析
0引言
滑油泵为发动机滑油系统滑油循环提供动力。如果滑油泵抱轴，滑油循环效率降低，发动机内部各润滑部位会出现少油的情况，最终可能导致轴承等出现磨损，影响发动机使用安全。
1滑油泵的结构原理
此滑油泵是两级齿轮泵，一级作增压用，一级作回油用。由壳体、上盖、下盖、增压级主从动齿轮及回油级主从动齿轮等组成，见图1。
滑油泵工作时，滑油被齿轮增压后流经端面间隙形成内部泄露，使齿轮与壳体结合面生成一层动态压力油膜，补偿端面磨损，润滑齿轮端面与盖板结合面（固定间隙为0.095～0.175mm）。在壳体内压有4个青铜衬套，并用螺纹销保险，作为2个齿轮轴的滑动轴承。青铜衬套与壳体配合过盈为0.023～0.077mm，齿轮轴与青铜衬套的间隙为0.06～0.12mm。在壳体上的每2个青铜衬套之间，开有Φ6的润滑油孔，与增压级的输出端连接，引来压力油润滑滑动轴承。
1.油泵上盖；2.回油级从动齿轮；3.回油级主动齿轮；4.增压级主动齿轮；5.青铜衬套；6.油泵下盖；7.增压级从动齿轮。
图1 滑油泵局部结构示意图
2故障现象
清洗发动机滑油滤时,发现油滤里有大量金属屑,检查滑油泵油腔里有细小金属末。金属屑呈两种不同的表面颜色,一种为灰白色,能谱分析该金属屑为铝合金材料；另一种为黄铜色，能谱分析该金属屑类似铅锡铜合金。
3故障分析
3.1分解检查
分解滑油泵至零组件，发现回油级主动齿轮与滑油泵壳体上、下两个衬套抱轴。滑油泵上盖与回油级主动齿轮端面接触面周向磨损严重，下盖与增压级齿轮端面接触面有周向磨损，壳体衬套安装孔磨损严重，衬套与主动齿轮轴颈抱死无法分下，壳体上增压级、回油级主动齿轮安装孔端面均有磨损，回油级与增压级齿轮端面均有磨痕。
3.2故障树分析
以滑油泵抱轴为顶事件，结合滑油泵结构原理分析，绘制故障树，见图2。
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图2 滑油泵抱轴故障树
故障树包括6个底事件，分析与排查过程如下：
3.2.1泵壳体加工不合格X1
机理：滑油泵壳体加工尺寸不合格，衬套与齿轮发生偏磨挤压，导致抱轴。
验证：复查滑油泵壳体加工记录，合格；分解检查衬套与齿轮无偏磨现象，此因素可以排除。
3.2.2齿轮加工不合格X2
机理：回油级从动齿轮加工尺寸不合格，衬套与齿轮发生偏磨挤压，导致抱轴。
验证：复查回油级从动齿轮加工记录，合格；分解检查衬套与齿轮无偏磨现象，此因素可以排除。
3.2.3衬套硬度不合格及松动X3
机理：衬套硬度不合格，工作过程中局部磨损，磨粒引起衬套与齿轮轴颈磨损，导致抱轴；滑油泵工作过程中，衬套松动，衬套与壳体及齿轮轴存在相对运动，引起轴颈磨损，磨粒进入衬套内孔与齿轮轴颈发生磨擦，导致齿轮与衬套发生抱轴。
验证：复查青铜衬套加工记录，硬度合格，对故障泵从动齿轮衬套进行硬度检查，硬度合格；壳体与衬套之间为过盈配合，每个衬套均有螺塞防松，每个螺塞均冲点防松，复查从动级衬套未发现松动；此因素可以排除。
3.2.4衬套与齿轮间隙不合格X4
机理：衬套与齿轮间隙过小，滑油泵工作过程中，衬套与齿轮易发生磨擦，青铜衬套发热膨胀，导致与齿轮发生抱轴。
验证：复查衬套与齿轮的间隙为0.09mm（要求值：0.06～0.12mm），合格；此因素可以排除。
3.2.5泵端面磨损产生多余物X5
机理：滑油泵齿轮与壳体磨损产生多余物，随滑油进入衬套与齿轮之间，造成滑油泵工作卡滞、磨损，最终抱轴。
验证：复测滑油泵齿轮与壳体配合尺寸，结果合格；滑油泵经滑油综合试验器磨合试验后进行分解检查，各零件检查正常；随发动机试车后对油滤进行检查，未发现金属屑；发动机在外场定期进行滑油滑油磨粒检查和清洗滑油滤，至本次故障前检查正常；此因素滑油泵端面磨损产生多余物X5可以排除。
3.2.6发动机内部或滑油带入多余物X6、X7
机理：发动机内部或外部滑油箱带入多余物进入滑油泵，卡在衬套与齿轮之间，造成滑油泵工作卡滞、磨损，最终抱轴。
验证：冶金对故障零件进行了外观、电镜及能谱分析和成分、高倍检查，青铜衬套与主动齿轮相互粘结的材料除滑油泵本体材料外，还有铝材质多余物成分；X6、X7因素不能排除。
通过对7个底事件进行分析，除多余物因素X6、X7不能排除外，其余底事件均可以排除。
4故障机理
滑油泵回油级主动齿轮与青铜衬套之间进入了铝材质多余物，滑油泵工作过程中，齿轮轴挤压多余物，对衬套造成刮磨，产生衬套及内孔铅锡镀层的屑末，磨损产生的屑末逐渐积累，减少了齿轮与衬套的间隙。同时，由于挤压、刮磨使齿轮与衬套发热升温并融合，衬套随齿轮转动，切断衬套固定销钉，衬套与齿轮抱轴在滑油泵壳体孔内转动，对壳体造成磨损，产生铝合金屑末，青铜屑末和铝合金屑末随滑油回流至滑油滤。
5故障结论
多余物随滑油回流至滑油泵回油级，使回油级主动齿轮与衬套磨损后抱轴，导致滑油泵与壳体磨损，磨损产生金属屑进入滑油滤。
参考文献
[1]某型发动机技术说明书[M].株洲:中国航发南方工业有限公司,2018.
[2]某型发动机维修手册[M].株洲:中国航发南方工业有限公司,2018.
作者简介：程鹏（1993-），男，湖南常德人，本科，助理工程师，研究方向：航空发动机产品诊断与维护。
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