通用航空活塞发动机机匣常见故障探讨

王鲁川

摘  要：在航空活塞发动机的构成中，机匣属于基本骨架，它除了要向主要部件提供安装基座之外，还承载着各种力与力矩。下面该文章通过分析某型航空活塞发动机，具体描述了机匣中常见的几种故障及其成因，并在此基础上提出了几点改善措施，希望可以为今后的相关研究工作提供一些必要的参考依据和价值。

关键词：通用航空  活塞发动机  机匣  常见故障  探讨

中图分类号：V263.6    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（a）-0059-02

身为全球制造通用航空活塞发动机最大的商家，美国的莱康明所生产出来的航空活塞发动机在结构上要比其他的航空活塞发动机更加坚固和安全。但我国的通用航空也不落后，其发展趋势是十分迅速的，根据相关统计可知，迄今为止我国所拥有的莱康明航空活塞发动机就已经超过了800台。当莱康明航空活塞发动机运作2000h以后，厂家就会要求我们一定要对其展开翻修，恢复发动机的适航性，而在翻修发动机的过程中，机匣质量的高低直接对发动机翻修所花费的时间跟所需成本造成了一定的影响。下面该文主要以莱康明某一型号的发动机机匣为主，针对翻修过程中出现的常见故障及其成因等展开了详细的探究，并在此基础上提出了相应的解决措施和方式，为今后的翻修工作更好地进行提供一些借鉴跟帮助。

1  莱康明航空活塞发动机

通常情况下，莱康明航空活塞发动机都是以水平对置冷式为主，它的机匣贯穿于发动机全身，属于发动机的基本骨架，一般是由两半铝合金箱体结构横穿于螺栓与联结配合在一起所构成的。图1是具有代表性的一种莱康明发动机的机匣。机匣除了要为汽缸和曲轴以及凸轮轴等部件供应安装基座以外，同时它还是承受各种具有周期性变化的大小力与力矩的主要载体。此外，机械还承担着具有周期性变化特点的热负荷并把螺旋桨拉力向机身进行传递。所以说首先机匣的几何尺寸一定要做到十分准确，这是尤为重要的;其次就是机匣还要有一定的刚度与硬度，只有这样才会承受得住上面提到的各种各样的载荷。

2  通用航空活塞发动机机匣常见故障及其成因

2.1 常见故障之裂纹

通过研究我们发现，莱康明发动机机匣的裂纹一般情况下会在发动机支架安装基座周围的地方出现，其中比较具有代表性的一种裂纹故障如图2所示。在这个位置容易产生裂纹的主要原因是：位于发动机前端的皮带轮主要是在皮带跟发动机的带动下实现传动的，而在这传动过程中，皮带具备一定的张紧力，这一张紧力会通过弯矩形式在机匣的发动机支架安装座这一位置产生一定的作用。所以说，机匣的这个位置承担着分摊张紧力引发的弯矩应力。发动机在运行过程中的振动会直接诱导发动机出现惯力载荷，为了更好地将此惯性加以平衡，也就是做到惯性平衡的目的，机匣中的发动机支架安装座会承受一定程度的应力，而且发动机振幅越大，该应力值就也会越大，通过研究可知，该应力值呈现成倍增大的趋势。此外，安装发电机支架时没有遵循正确的步骤进行也会造成发电机支架安装座承担多余应力的现象。在发电机支架安装座承担的所有应力当中，因为发动机的振动而引发的交变应力是最主要的，在诸多应力中该交变应力是最多的。在上面提及的3种应力的共同作用和影响下，机匣中的发电机支架安装座很容易就会出现疲劳裂纹问题。

2.2 常见故障之腐蚀

这里所说的腐蚀主要指的是在机匣里曲轴的轴承安中孔支持平台贴合面出现的微振腐蚀，结合相关经验可知在使用莱康明发动机长达4000h以后就很有可能会产生这种腐蚀。在发动机机匣产生的诸多故障中，腐蚀属于出现次数最多、最频繁的一个故障，据统计，，它甚至占据了所有故障的80%。图3是比较具有代表性的一种贴合面腐蚀。产生这种腐蚀现象的原因主要有如下：莱康明发动机的机匣属于汽缸与曲轴的安装基座，在机匣的运作过程中来自于汽缸内的燃气压力跟活塞连杆的惯性力在反作用下会造成两半机械经受结合与分开的重度载荷，该载荷会直接导致机匣贯穿螺栓出现一些弹性变形的情况，在贯穿螺栓跟重度载荷的影响下所出现的联结力的交替作用下会促使半机匣出现互相的振动，这种相互之间的振动会导致机匣的结合层出现严重的脉动接触应力，而该脉动接触应力十分容易受到接触疲劳的影响进而出现腐蚀的情况。

3  改进措施

3.1 修复裂纹的措施

通常情况下，机匣都是使用铝合金铸来进行造件的，铝合金具有热膨胀系数大和导热性能快等特征，所以对于出现在发电机支架安装座周围（一般情况下范围要在2英寸以内）的裂纹我们可以选用跟木材相适用的焊丝，通过氩弧焊（主要是具有集中热量的功能）进行焊接的方式加以修复。在进行焊接之前，我们可以选择机械方法，例如，手拿电动工具的方式随着裂纹所在位置展开铣削，直至出现“V”形槽为止，才意味着把裂纹全部清理掉，值得注意的是在进行焊接修复时一定要将裂纹控制在一定范围之内，不要让裂纹出现扩展现象，这样做对于建造焊接坡口也是十分有利的。当结束焊接工作以后，我们还要对焊接部位加以打磨抛光，这样做是为了有效分散应力，最后使用无损检测法来对焊接部位的裂纹等问题进行细致的检查。

3.2 修复腐蚀的有效措施

对机匣贴合面的腐蚀进行修复主要是为了将微振磨损情况有效的剔除掉，使机匣贴合面恢复原先的平面度跟粗糙度。通常来说，我们在修复腐蚀时所用到的方式有两种。假如机匣贴合面的微振磨损不是十分严重，坑点不明显的话，我们就可以选择手工打磨这种方式来将微振磨损消除掉，使贴合面恢复之前的平整跟光滑，相对来讲，这种修理方式要更简单一些;假如机匣贴合面出现大量的微振磨损，且坑点十分严重的话，选择手工打磨的方式是不能彻底除掉微振磨损的，这种情况下我们就一定要选择铣削这种机械加工法来把贴合面的一些金属给去除掉，进而达到消除腐蚀坑点的目的。在使用这种方式进行修复时值得注意的是，一定要注意掌控好去除金属的量，不要去除太多，一般情况下铣削深度要小于0.5mm。在进行铣削的时候一定要制作并设计出专门的夹具，这个夹具要将汽缸安装面视作定位点，确保机匣在进行定位时能够更加精准，夹持时更加牢固，更重要的是，在夹紧加工时机匣不会出现变形情况以及振动情况，这样一来机匣的贴合面在经过铣削以后才会更加容易恢复原先的粗糙度和平面度。

4  结语

总而言之，我们只有对机械的工作原理、基本构造以及出现故障的失效机理有了一定的熟悉和掌握以后，才能做到具体问题具体分析，在结合实际出现问题的前提下提出合理的解决方案即修理方式加以修复。该文主要对通用航空活塞发动机机匣常见故障展开了简要的探究和分析，意在为相关的维修工作提供一些参考依据和价值。

参考文献

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