某发动机轴承故障分析

蒙爱萍

蒙爱萍MENGAi-ping（中航工业沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司发动机大修厂，沈阳110043）（EngineOverhaulFactory，AVICShenyangLimingAero-EngineGroupCorporationLtd.，Shenyang110043，China）

摘要院本文概述了某发动机轴承的结构及主要故障类型，力求通过对轴承故检工作中存在问题的总结、分析，研究出切实有效的整改措施，避免发动机故障的发生。

Abstract:Thispaperintroducesthestructureofabearingintheengineandthemainfaulttypes,aimstoworkoutpracticalandeffectivecorrectivemeasurestoavoidtheoccurrenceofenginetroublethroughtheanalysisoftheexistingproblemsofbearing.

关键词院发动机轴承；故障；分析；处理Keywords:enginebearing；fault；analysis；treatment

中图分类号院V263.6文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）16-0058-020

引言主轴承是航空发动机的关键部件，其可靠性对发动机和飞机至关重要，轴承的故检与修理，对保证发动机的正常工作具有非常重要的意义。本文主要对某发动机轴承常见的几种故障进行分析，并提出处理方案。

1轴承概述滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。

内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座装配。滚动体的作用是把内外圈间滑动借滚动体而转变为滚动。通过滚动体把旋转圈上的载荷传递到固定圈上，然后传到轴承机匣上。保持架的作用是把滚动体分开，减少滚动体的磨损。

2轴承的主要失效形式2.1疲劳剥落故障轴承：某发动机主轴承。

故障形貌：轴承滚棒、轴承环表面出现剥落初期麻点或金属材料剥落。

原因分析：滚动轴承在高的接触压力作用下，经过多次应力循环后，在工作表面产生小片或小块金属剥落，形成麻点或凹坑，从而引起轴承振动或噪音增大、温度升高、磨损加剧，导致轴承不能正常工作，称为接触疲劳失效。

在剥落初期，表面形成孔眼，剥落的孔眼可能是被弄污的污点和被错误的当作被腐蚀的东西，因此为了准确判定产生孔眼的特征应该用针去除污物，疲劳产生的孔眼具有金属光泽并在其边缘有细小裂纹。

某发动机经常出现疲劳剥落的轴承为三支点轴承和五支点轴承。三支点轴承外环装于中央传动齿轮内，内环装于低压涡轮轴前端，该轴承内外圈转速不同，受力状态复杂。轴承靠中央传动齿轮内导流片油孔供油。五支点轴承靠环形滑油总管供油，且轴承位于低压涡轮后支点，工作温度较高。由于供油方式不合理，导致轴承冷却及润滑效果不好，造成轴承提早失效。

2.2磨损失效故障轴承：发动机主轴承故障形貌：淤轴承滚道及滚动体部分光洁度改变。于轴承工作表面压伤、卡伤、划伤。

原因分析：滚动轴承是一种十分精密的器件，他对异物十分敏感。异物进入轴承内部是促使很多轴承过早的损坏的主要原因之一。

由于异物进入轴承所引起的损坏视进入物的性质不同而不同。细小的物质，特别是一些能被滚动体滚压作用所粉碎的软性物质，它的作用和细的研磨材料所起的研磨作用相似。内外圈在滚道处磨损，滚动体也同时被磨损，结果使轴承松动，运转时产生噪音。这种研磨作用随着滚道或滚动体钢材的被磨而迅速增长。

硬而粗的异物，在发动机安装时一旦进入轴承就能产生一些微小的凹陷，硬粒子挤进滚动体和滚道之中可能引起内圈在轴上转动，或者外圈在轴承室中转动。

排除措施：为避免异物进入发动机内部造成轴承磨损，某发动机在装配过程中，零件装配前需用干净汽油进行清洗，在装配后有整机冲洗工序，通过冲洗带走装配过程中零件表面的灰尘和其它异物。

2.3轴承锈蚀故障轴承：发动机主轴承故障形貌：轴承表面出现黄褐色锈斑或黑色锈孔。

原因分析：由于含盐的潮气或手汗沉积在轴承上而引起的锈蚀是经常可以看到的。受潮部分常出现斑点状暗色锈迹，发展为黑色锈孔，再发展成为棕黑色片状锈蚀区，以致形成容易脱落的黄褐色大面积锈斑。主要产生原因之一为操作者粗心大意，检查轴承时没有按文件要求带绢布手套。其次由于雨季原因，空气湿度大于70%，轴承保管不当造成锈蚀现象。

排除措施：某发动机轴承采用701防锈油进行油封，并用石蜡纸包装后保存。雨季主要预防措施为将轴承油封期缩短。同时装配、清洗后的轴承及时油封，避免在潮湿空气中裸露时间过长。

2.4装配不当造成的损坏故障轴承：某发动机主轴承故障形貌：轴承滚棒工作表面沿倒角位置向工作面方向存在卡伤、轴承环边缘存在卡伤。

原因分析：某发动机主轴承外环、滚棒及保持架装于中央传动机构内的主动齿轮上，在装配过程中，内环装于低压涡轮轴前端。在发动机装配过程中，先装配低压涡轮轴，外环及滚棒随中央传动机构用吊车吊起后下落，装在发动机上，在下落过程中由于位置不对中，轴承滚棒倒角边缘与内环边缘卡伤，造成轴承故障。

2.5偏载引起的损坏故障轴承：某发动机主轴承。

故障形貌：全部滚棒磨损剥落、轴承内环滚迹较宽，约1/3圆周严重剥落。

原因分析：偏载是引起某发动机主轴承故障的原因之一。偏载会引起轴承材料的过早疲劳，这种损坏可由滚道表面层材料的破碎剥离来说明。这些损坏开始时发生在某些小面积上，但扩散很快。如果继续使用轴承，这种破碎剥离现象扩展到内外两个滚道和滚动体的表面。

2.6打滑蹭伤故障故障轴承：中央传动机构轴承故障形貌：轴承滚棒工作表面出现蹭伤，呈灰白色霜雾状特征。

原因分析：滚动轴承的高速轻载打滑是指滚动体与套圈滚道接触时，在极轻的接触载荷下，受惯性力的影响，会造成两个运动着的接触件各自接触点的线速度存在差异，在这种情况下，两接触间出现滑动现象，从而造成接触表面出现蹭伤。滚动轴承的轻载打滑主要与牵引力有关，其形貌特征为滚道的摩擦磨损、表面疲劳及滚道的表面损伤。前期的特征是出现表面蹭伤。

滚子轴承的正常运转是依靠内圈（内圈旋转）与滚子之间的拖动力，带动滚子和保持架组件运行，若拖动力小于作用在滚子和保持架组件各种阻力之和则套圈滚道和滚子间会产生公转滑动。航空发动机轴承，载荷清，转速高，滚子因离心力压向外圈，内圈承载更小。且向拖动力减小，若油膜不能完全隔离接触表面，则将发生打滑增伤故障。

某发动机中央传动机构轴承容易出现打滑蹭伤故障。

轴承为无内圈滚子轴承，外圈为间隙配合。该轴承主要承受径向负荷，且承受径向力较小，当轴承与齿轮的装配游隙偏大，轴承外圈与壳体的配合同时偏大时，故障发生率较高。

排除措施：通过选配轴承减小轴承与齿轮的装配游隙及通过轴承外圈镀铬方法减少外圈与壳体之间的间隙。

2.7AL2O3颗粒镶嵌故障故障轴承：新品轴承。

故障形貌：轴承工作表面存在黑点。

原因分析：轴承滚动体及套圈在超精研加工过程中，砂轮研磨颗粒脱落镶嵌在滚动体表面或套圈滚道表面，由于加工过程中冷却液及其它东西进入，形成黑点故障。由于滚动接触在很小的体积承受很高的交变应力，特别是轴承硬度较高，由于应力集中而造成的切口效应大，研磨颗粒从基体上脱落，使这种带有黑点故障的轴承在试车后出现麻点故障。

排除措施：有效的措施只能通过新品入厂检验，进行外观目视检查，对怀疑的黑点用放大镜检查，必要时进行分析确认。

3结束语轴承由于工作于高温、高转速等复杂条件下，其故障的形式也是多样化的，通过几种典型故障的分析，发现可能存在问题的现象，追寻产生问题的根源，提出解决问题的建议，直至规避或解决相关问题，进一步完善相关的标准、规范，通过螺旋式的发现、认识、解决、完善的过程，不断积累，逐步加深认识，提升能力，丰富知识，指导实践，在不断发现、认知的过程中提升能力，从而提高发动机工作的可靠性。

参考文献院[1]发动机技术说明书.[2]滚动轴承质量控制.[3]航空发动机零部件失效分析.作者简介院蒙爱萍（1980-），女，辽宁沈阳人，毕业于沈阳航空工业学院，研究方向为航空发动机用轴承的故障分析。