莱康明发动机机匣曲轴密封圈孔修理技术创新应用*

曾仁维

(中国民用航空飞行学院，四川 广汉 618300)

0 引 言

国外COVID-19导致的新冠疫情严峻形势的持续发展，使得外送进行飞行训练学习的业务逐渐转向国内，导致国内的飞行训练任务日益加重，承担飞行训练任务的飞机飞行小时数不断增加，而用于飞行训练的初中教机大多数是搭载了一台或两台航空活塞式发动机。随着飞行小时数的不断增加，会出现发动机翻修和飞机的结构检修频次也将不断增加的问题，导致发动机翻修和飞机结构检修所使用的器材匣、曲轴、配重等因为是从美国进口，订货周期长，订货短缺，所以维修生产进度受到了严重影响。

为解决航空器材短缺以及维修成本问题，开发零部件自制和深度修理能力迫在眉睫，笔者以莱康明航空活塞发动机机匣曲轴密封圈孔的修理技术应用为例，采用自主建立数据标准的方法达到修理曲轴密封圈孔的目的，解决了没有尺寸标准无法进行修理的问题，以提供参考。

1 研究背景

航空活塞发动机是目前通用航空飞机的主要动力装置。机匣是航空活塞发动机的重要部件，机匣的使用可靠性对航空活塞发动机的正常安全运行起着至关重要的作用。据统计，莱康明航空活塞发动机机匣通常在两个翻修周期后会出现贯穿螺栓孔渗漏滑油、主轴承支撑座平面微振腐蚀等故障。航空活塞发动机机匣的修理技术属于发动机修理的核心技术，难度高、风险大，是国外厂家高度保密的维修技术，目前国内都是通过将机匣送国外修理的方式来恢复故障机匣的使用功能。这样的修理方式不仅送修费用昂贵，修理周期也很长，严重制约国内通用航空产业的发展，所以研究、分析、建立机匣的深度修理技术显得格外重要，而在机匣修理技术中曲轴安装孔的修理技术又是比较重要的一项。

2 机匣曲轴安装孔的修理技术

莱康明航空活塞发动机机匣贴合面由于微振腐蚀进行修理，可以通过机械加工的方式去除机匣贴合面表面的腐蚀层，恢复贴合面的表面光洁度和平行度。但是由于机匣组件的曲轴密封圈安装孔是由左右机匣合拢后组成的，在左右机匣都通过机械加工的方式去除一定厚度的材料时，会使得修理后的左右机匣合拢后形成的曲轴密封圈安装孔变成类似椭圆形状，安装孔的失圆度会严重超差，曲轴密封圈安装在密封圈孔内会造成曲轴异常磨损导致滑油泄漏。恢复曲轴密封圈安装孔的形状和尺寸是机匣深度修理过程中的重要一环。

2.1 数据标准的建立

由于国外技术资料的保密，曲轴密封圈安装孔修理的尺寸标准不能直接获取。根据现有条件以及维修经验综合考虑，首先可以对全新机匣和修理机匣曲轴密封圈孔进行数据采样，然后进行数据处理建立数据标准作为修理标准。数据采样选取15件合格机匣进行尺寸测量，每件机匣测量一组孔径尺寸，每组数据有两个，分别是两半机匣分界面(表1中点位1)的孔径和垂直分界面(表1中点位2)的孔径，然后计算得出该组数据尺寸的平均值作为该件机匣曲轴密封圈孔径值。最后将得到15个采样数据。数据处理选用3σ准则。3σ的原则为：数值分布在(μ-σ，μ+σ)中的概率为0.6826；数值分布在(μ-2σ，μ+2σ)中的概率为0.9544；数值分布在(μ-3σ，μ+3σ)中的概率为0.9974[1]。按照3σ准则通过Matlab对采样数据进行处理得到标准差σ，根据3σ原则的内容，数值分布在(μ-3σ，μ+3σ)中的概率为0.9974，那么将±3σ作为曲轴密封圈孔的公差带，μ作为曲轴密封圈孔的基准值，通过此类数据采样、数据处理反求基准和公差带的方法最后确定曲轴密封圈孔修理的尺寸标准，还可根据基准值和公差带查表得出标准加工的公差等级。曲轴密封圈孔数据采样与数据处理如表1。

表1 曲轴密封圈孔数据采样与处理

2.2 曲轴密封圈孔的修理

加工方法。通过数据采样处理反求基准和公差带，确定曲轴密封圈孔的修理尺寸标准后，还需要选择合适的工艺来对曲轴密封圈安装孔进行修理。机匣曲轴密封圈孔径较大，修理后孔的圆度、圆柱度、同轴度、粗糙度等加工精度要求比较高，而机械加工中镗削的主要特点就是获得精确的孔的位置尺寸，得到高精度的圆度、圆柱度和表面粗糙度，对精度较高的孔可用镗刀来保证，因此选择镗削的方式来恢复曲轴密封圈孔的形位尺寸和表面粗糙度比较合适，工装设备可以选择卧式加工中心。

机匣的定位。由于整个机匣是由左右两半组成，每半机匣都是异形结构，且主要材料为铝合金，材料较软，容易损伤，所以直接固定机匣容易对机匣造成损伤，影响发动机的运行安全，只能在一些安装表面连接定位工装，通过定位工装跟机床连接定位达到机匣定位的目的。而机匣的定位需要对X,Y,Z轴三个方向进行定位，定位X,Y轴保证机匣在一个平面内，定位Z轴保证机匣曲轴密封圈孔中心线与镗削加工的进给轴平行。Z轴的定位需要使用垂直度校准板来完成。

修理方法。将左机匣放到右机匣上，合拢左右机匣，安装机匣前端螺杆，带上前后4颗螺栓螺帽，前后交叉均匀地拧紧螺帽直至左右机匣合拢，安装中间4颗贯穿螺栓，带上螺帽，对机匣所有贯穿螺栓施加螺帽力矩拉紧左右两半机匣。将固定底板安装到卧式加工中心上，确保固定底板与机床进给轴平行。将机匣放置在固定工装上，轻带螺母，之后将垂直度检测板安装到固定工装强的垂直度校准板安装孔上，选择合适的安装位置固定。使用深度表穿过垂直度检测板上的C型槽测量两个等高度位置与机匣的距离，微调机匣，使两个距离相等，然后拧紧连接螺母，再次确认上述两个距离相等，如果不相等，重复调整机匣直至相等。然后将机匣与定位工装一起安装在卧式加工中心的固定底板上。调整卧式加工中心，使曲轴支撑孔与主轴同轴，确定镗削深度，选择合适的镗刀对曲轴密封圈安装孔进行镗削加工，确保孔径、圆柱度和同轴度符合要求(如图1所示)。

图1 曲轴密封圈孔位置简图

通过上述的3σ准则法建立曲轴密封圈孔的数据标准的修理技术，打破了国外相关技术文件资料匮

乏而形成的技术垄断，此方法或(思路)在一定程度应用到机匣深度修理的其他项目，就能够获得机匣深度修理的所有数据标准，并依据这些数据标准进行修理，使得本需要送国外修理的机匣都能够自主进行修理恢复使用性能，既可以节约高额的修理费用还能缩短修理周期，该修理技术对控制成本和提高生产效率着重要的作用。

3 结 语

以机匣曲轴密封圈孔的修理方法为例，简要介绍了自制件开发和零部件深度修理技术研究。自主开发机匣曲轴密封圈孔修理能力，关键在于修理标准的建立，中文通过采样大量数据进行数据分析处理得到基准与公差带作为修理标准的方法，为莱康明航空活塞发动机机匣深度修理技术的开发提供一个参考，也为自制件开发和零部件深度修理技术研究提供了一个思路。