飞机机轮轴承通用一体化维护装置设计

李传良

（空军工程大学航空机务士官学校，河南 信阳 464000）

飞机机轮轴承一般为滚棒轴承，是支撑机轮高速旋转的核心部件。为确保轴承转动良好，需定期或根据需要对其进行清洗，并加注润滑脂。目前，对机轮轴承的维护普遍采用人工刷洗、晾（吹）干、人工加注润滑脂的作业方式，存在以下问题：（1）清洗过程中毛刷容易掉毛，且不易清洗彻底；（2）润滑脂由人工加注，会造成涂抹不均匀；（3）作业过程中，维护人员不能带手套，洗涤汽油和寒冷天气会造成手部损伤；（4）作业时间较长（大约15 min），工作效率低下。基于此，本文研究设计了一种集清洗、干燥、润滑脂加注为一体的通用装置，满足了不同型号的机轮轴承维护需求，显著提高了工作效率。

1 主要工作方式

1.1 清洗方式

决定清洗效果的核心指标是残留物，表1是几种常用的清洗方式清洗效果的对比[1-3]。

表1 不同清洗方式清洗效果对比

从表1中可以看出，超声波清洗是目前所有清洗方法中清洗效果最好的，高压水射式和人工刷洗式次之。但是，超声波式清洗设备成本高、设备占地面积大、维护困难、需专业人员操作等，不适合一线维护使用；吹式、浸润式、蒸汽式三种清洗方式效果较差，不符合工作要求。

高压水射式清洗方式是一种通过喷嘴把加有压力的清洗液喷射出来冲击轴承表面废旧润滑脂及杂质的清洗方式。这种方式既靠清洗液的化学能，又附加清洗液的冲刷动能，来清除轴承表面的污物。高压水射式清洗方式在清洗洁净度方面没有超声波式高，但能完全满足维护工作需要，且其承载设备轻巧、操作简单，适合一线维护使用。因此，该一体化装置采用高压水射式清洗方式。

1.2 干燥方式

轴承干燥是依靠干燥介质的传热和轴承中吸附着的清洗液汽化并向热介质中扩散这两个过程来实现的，这两个工作过程的进行速度如何直接影响干燥速度的快慢[4]。需要考虑以下三点：

（1）干燥介质的温度越高，与轴承的温差越大，则传热量多，干燥速度增快。但被干燥物是洁净的滚动轴承，含有一定能燃烧的清洗液，所以干燥介质的温度不能太高。

（2）干燥介质的流速越高，对流传热量越大，能不断地更换由于干燥过程而使温度增高的干燥介质。

（3）干燥介质的相对湿度越低，清洗液汽化越快，干燥速度也越快。要求冷干燥介质进入干燥换热之前，进行必要的净化除尘处理。

在现有的高压力风干、红外烘干、高温风干等干燥方式中，红外烘干方式成本较高，因此，该一体化装置选用高压风干和高温风干相结合的可控温高压风干方式。

2 一体化装置组成

设计的一体化装置由供风装置、一体化工作腔、清洗液箱三大部分组成，如图1所示。供风装置负责提供温度和压力可调的压缩气；一体化工作腔是本装置的核心部件，为清洗、干燥、润滑脂加注各过程提供工作场所；清洗液箱完成清洗液的供给和回收。

图1 一体化装置组成图

2.1 供风装置

供风装置有空气过滤器、鼓风机、继电控制部分。空气过滤器对进入鼓风机的空气进行过滤；鼓风机是供风装置的动力元件，对空气进行压缩后对一体化工作腔输出；继电控制部分实现对供风温度和压力的调节。

2.2 清洗液箱

清洗液箱由箱体、温控装置、液位指示器、加（放）液口、供（回）液管组成，可实现清洗液温度控制、液位指示、清洗液供给和回收等功能。

箱体有净液箱和浊液箱两部分，以充分利用清洗液。浊液箱回收清洗液并为初洗供液，净液箱存放干净清洗液并为精洗供液。温控装置包括温控开关、测温元件、加温管，在净液箱和浊液箱分别放入一组加热管和感温元件。为了提髙轴承的淸洗效果，在淸洗工作前和清洗工作中适当给清洗液加温并保持，加温的时间和温度由温控开关控制。液位指示器与净液箱相通，可以指示箱内液位高低。加（放）液口用来放入干净的清洗液和放出废弃的清洗液。供（回）液管是清洗液流出和流回的通道，供液管与喷头相连，回液管与废液（气）口相连。在回液管中设置了过滤滤芯，用来过滤掉体积较大的杂质，避免损伤轴承。

2.3 一体化工作腔

一体化工作腔分为上、下两部分，两者之间通过活动销钉与锁扣联接，在结合部位装有密封圈。当需要放取轴承或其他工作时，打开锁扣，扳动工作腔上部围绕活动销钉转动180°.

（1）上部工作腔

上部工作腔安装有圆锥形可调喷头、导轨、可调栅式盖板、齿轮、注脂摇把。圆锥形可调喷头位于工作腔上方中央，与外部进液（气）管连接。导轨位于腔体两侧内壁上，导轨上端与可调喷头留有一定间隙，保证不影响喷头的调节；下端尽可能靠近底部，方便润滑脂加注。可调栅式盖板固定在导轨内的齿轮上，外部注脂摇把通过传动轴与齿轮相连，摇动摇把可以使齿轮带动可调栅式盖板在导轨内上下移动。见图2.

图2 可调栅式盖板结构图

可调栅式盖板是润滑脂加注的主要工作部件，由传动连杆、可调栅片、传动轴套、传动轴、注脂摇把、栅片调节开关、加强筋组成，用来将润滑脂挤压进轴承内。

关闭调节开关，传动轴套向前伸出，带动传动拉杆向外扩张，把可调栅片压紧在框架上。此时处于关闭状态，在挤压润滑脂时栅片结合紧密、无缝隙。

打开调节开关，传动轴套向后缩回，带动传动拉杆向内收拢，把可调栅片拉至与框架相互垂直的位置。此时处于打开状态，不影响清洗液（气）喷出后对被清洗轴承进行冲击。

（2）下部工作腔

下部工作腔安装有联轴器、针形喷头、废液（气）出口、润滑脂溢出孔。针形喷头位于腔体左侧中部位置，专门用来冲击轴承侧部；联轴器位于腔体底部中央，是轴承的固定装置，可满足不同直径的轴承的固定；底部左侧为废液（气）出口，右侧为润滑脂溢出孔。

联轴器由涨紧器和叉形传动杆两部分组成，如图3所示。涨紧器可分为调整螺帽、涨紧卡齿、尾部，调整螺帽装在在两个涨紧卡齿中间，通过对它旋进或旋出可以调大或调小齿距，满足不同直径的轴承的固定。叉形传动杆可分为叉形件与摇把，叉形传动杆头部凹槽卡在涨紧器尾部横杆上，摇动摇把就可转动联轴器，解决清洗初期由于废旧润滑脂与磨屑等杂质结合较紧密，单靠高温高压清洗液的冲击无法使轴承转动的问题。

图3 联轴器结构图

3 工作流程及核心性能试验

该一体化装置的工作流程如图4所示。

图4 工作流程图

对于该装置而言，其核心性能是轴承清洗效果、润滑脂加注效果、清洗后的风干效果，为检验核心性能，按照以上设计思路和工作原理，研制了图5、6所示的人工操纵的简化装置，验证核心设计内容的可行性。该简化装置同样利用虹吸装置的高压水射式方式清洗轴承，清洗液从虹吸装置喷嘴喷出，通过进液（气）口喷入工作腔，带动轴承高速旋转，清洗轴承，清洗后的废液和废脂从排液（气）口排出。利用喷嘴喷出的高压气体风干清洗后的轴承。利用注脂手柄挤压工作腔上部的润滑脂，从而给轴承加注润滑脂。

图5 简化装置图

图6 简化装置三维图

按照工作流程进行清洗、风干、加注润滑脂的操纵。单步操作时，清洗时间1 min后，从排液（气）口排出清洁清洗液，轴承清洗彻底；风干15 s，轴承滚道及表面无清洗液；转动注脂手柄20 s后，有连续润滑脂从溢出孔（小孔）溢出，润滑脂加注均匀。

4 结束语

飞机机轮轴承清洗、干燥、润滑脂加注通用一体化装置具有清洗洁净度髙、注脂能力强、操作简单、安全可靠、适用于各型飞机机轮轴承等特点，对减少地面维护时间，提高飞机的可用度具有十分重要的作用，具有很大的军事和经济意义。