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石墨填料环失效分析
    如图1所示为某型俄制涡轴发动机专用空气起动机的减速器组件。空气起动机工作时,增压空气冲击空气起动机涡轮,带动涡轮转子高速旋转,通过减速器将扭矩传递给发动机燃气发生器转子,带动发动机起动。空气起动机的减速器为行星齿轮式,内部采用滑油润滑,为防止滑油泄漏,转速输入端的涡轮转子与外部采用石墨填料环密封,输出端弹性轴与外部采用皮碗密封。空气起动机减速器减速比为8.9涡轮转子的极限转速可达到SOOOOr/min;减速器内部采用926航空滑油独立润滑,内部滑油温度可达到约1200C。石墨填料环密封空气起动机涡轮转子与外部采用石墨填料环密封,动环4固定在涡轮转子2的端面上,随涡轮转子一起转动;8件弹簧5安装在壳体1上,弹簧上部安装静环3,静环3的表面镶嵌有石墨填料环,静环3与壳体1表面采用胶圈6进行密封,静环3下部设计有凸起结构,通过与壳体1上的盲孔凹槽配合使静环可以随着弹簧5在轴向上下浮动,静环3不转动。减速器工作时,涡轮转子2带动动环4一起转动,静环3在弹簧5的作用下,使石墨填料环紧压在动环4的密封面上,形成摩擦副防止滑油外漏。以上,静环3为补偿环;静环3、弹簧5和胶圈6与相互配合的壳体1构成补偿环组件,当石墨密封环端面磨损时,静环3连同静环密封胶圈6在弹簧5推动下,沿着轴向产生微小位移,达到一定的补偿能力保证密封性能不变。
    空气起动机工作时石墨填料环密封部位不允许滑油泄漏。空气起动机在试验或试车时出现石墨填料环漏油故障,其中部分台次在泄漏出的滑油中含有石墨粉。根据故障现象,结合石墨密封结构,从静环、动环、弹性元件以及装配质量等几个方面进行故障原因分析。对出现泄漏的减速器进行分解检查,发现故障处滑油中含有大量的石墨粉,分解后石墨填料环表面存在偏磨现象,如图2。洁净静环和动环密封表面后,通过对比和显微测量发现:静环和动环表面均存在磨损,偏磨较为严重。结合静环和动环的磨损痕迹可以看出两者磨痕相互对应互补,为二者之间发生异常摩擦所致。如图2、图7。进一步对石墨填料环表面进行显微观察,发现石墨填料环表面粗糙度超差,平面度严重降低。摩擦接触表面会产生犁沟,即使摩擦副是同种材料,接触表面接触时仍会产生磨粒。当摩擦表面不平时,磨损微凸体显著,静环与动环表面相互接触在高转速条件下摩擦,将会产生大量磨粒,磨粒夹杂在密封表面成为新的摩擦剂加剧磨损。石墨填料环的表面粗糙度和平面度对密封性能起着决定性的影响。www.hbxsmf.net
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