CFM56-5B發動機高低壓轉子轉軸潤滑和維護

2019-09-04

王小明
  CFM56-5B發動機是由GE和SNECMA公司共同研製生產的渦輪風扇發(fā)動機,由於具有較好的經(jīng)濟性能和較高的可靠性,被廣泛地應用在空中客車(chē)A320係(xì)列。
  CFM56-5B發動機采用了(le)“實時維護”的思想,根據這(zhè)一思想,發動(dòng)機除了部分(fèn)壽命件外無固(gù)定的壽(shòu)命限製。因(yīn)此,對該發動機運行過程中的實時(shí)監控、實時(shí)維護顯得格外(wài)重要,廠家(jiā)提供了以下幾種方法:
  1、內窺鏡孔探檢查;
  2、滑(huá)油消耗量監(jiān)控和圖譜分析(xī);
  3、金(jīn)屬屑采樣(yàng)分析;
  4、發動機振動監控;
  5、發動機性能趨勢(shì)監控。
  以上的監控工作可以對發(fā)動機的核心機的損壞有較好的監控,對故(gù)障的發生能及時(shí)的發現(xiàn)、處理。現代民用航空渦輪風扇發動機一般采用雙轉子或三轉(zhuǎn)子構造,CFM56-5B發動(dòng)機采用了雙轉子的構造,“雙轉子”通常也稱之為高低壓轉(zhuǎn)子。
  其中(zhōng),高壓轉子由高壓壓氣機、高壓(yā)渦輪、高壓級轉軸等組成,通過高(gāo)壓軸承與發動機本體相(xiàng)對連接,它的轉速計為N2;低壓轉子由風扇葉(yè)片、低壓壓氣機、低壓渦輪、低壓級轉軸等組成,通過低壓軸承(chéng)與發動機(jī)本體相對連接,它的轉速計為N1。
  CFM56-5B發動機共(gòng)有五組軸承(chéng)負責連接高低壓轉軸和發動機本體以及(jí)實現兩級(jí)轉子的相對轉動。由前(qián)至後(hòu)依次標識(shí)為1#、2#、3#、4#、5#軸承,其中(zhōng)1#、2#、5#軸承(chéng)是安裝在低(dī)壓轉軸與本體(tǐ)之間的(de)軸承稱為低壓軸(zhóu)承;3#軸承是安裝在高壓轉軸與(yǔ)本體(tǐ)之間的軸承稱為高壓軸(zhóu)承;4#為軸間軸承,顧名思義,它是安裝在兩級轉軸之間的軸承。
  從(cóng)構造上來分析(如圖所示),1#軸承是低壓轉軸Z前端的軸承,也是一個滾珠軸承(chéng),它起(qǐ)到(dào)了低壓轉子前端軸向(xiàng)止擋徑向支撐的作用,2#軸承是低壓轉軸軸承,和1#軸承有所不同,2#軸承是滾棒軸承,它在(zài)支撐低壓轉子的同時,為它的軸向伸展提供了可能。
  這是因為2#滾棒軸(zhóu)承是由若幹根滾棒組成,圍繞(rào)著低壓轉子轉(zhuǎn)軸轉動,軸(zhóu)向沒有阻擋作(zuò)用。3#軸承是高壓軸承,是為高壓轉(zhuǎn)子服務的,它是由滾(gǔn)棒軸承(chéng)和滾珠軸承共同工作組成的“雙軸承”,這一組軸承是高(gāo)壓轉子Z前端的軸承,滾珠軸承在滾棒軸承前端,高(gāo)壓轉子在此處定位,滾棒軸承(chéng)在(zài)此處起到徑向支撐(chēng)的作用。4#軸承是軸間軸承,是兩極轉子轉軸之(zhī)間的(de)一組軸承,它是(shì)一組滾(gǔn)棒軸承。
  據有關資料統計,4#軸承是5組軸承中故障率(lǜ)Z高的一個,主要是因為4#軸承(chéng)的工作環境十分惡劣,高溫、高轉速,兩根轉軸之間的(de)軸承負(fù)載大;它的潤滑條件也十分差(chà),它與(yǔ)5#軸(zhóu)承共用同一個後油池潤滑,順序是先“5後4”;同時,4#軸承的材料和裝配工藝相對來說(shuō)還(hái)不是很成熟,廠家對它的改裝到(dào)目前為止從未間斷(duàn)過,相關的服務(wù)通告(gào)和工程指令也不斷的推出(chū)。
  針對4#軸承的問題,發(fā)動機生產廠家提出了一個很(hěn)好的建議:當飛機長時(shí)間戶外停(tíng)場且地麵風速較大時安裝進氣道保護罩,以免(miǎn)造成長時間的風轉。因(yīn)為,發動機長時間停車時,軸承缺少(shǎo)必要的潤滑,長時間風轉的同時也會轉動低壓轉子,兩級轉子在4#軸承處會產生幹摩擦(cā),高壓級轉子的負載是齒輪箱(xiāng),負載重導(dǎo)致開車後滑油(yóu)滲漏。
  5#軸承是一組滾棒軸承,作為低壓轉子的末端軸承,它起到了低壓轉軸徑向支撐和軸向伸縮的作用。由於低壓轉軸較長、轉速高,因(yīn)此5#軸承在此處也起到“減擺”的作用。
  兩級轉軸都以較高的轉速在工作,5組軸承都承受著較大的(de)負荷,對它們的潤(rùn)滑(huá)和冷卻以及保證滑油的清(qīng)潔就顯得十分的重要,它們(men)的工作狀態決定(dìng)了高低壓兩級(jí)轉子的性能發揮。
  1#、2#、3#軸承由前“油池(chí)”供油潤(rùn)滑,4#、5#軸(zhóu)承由後“搜油池”供油潤滑。通過滑油泵供油使用“噴濺”的方式潤滑軸承,也稱為“幹潤滑”。
  對軸(zhóu)承潤滑的同時,相應的封嚴也(yě)有較高的要求。如(rú)上圖所示,在軸承的外側設置兩個(gè)密(mì)封的腔體,外側腔體引(yǐn)入高壓(yā)氣體,兩個腔體與轉軸之間使用蓖齒封嚴。外側腔體的蓖齒封嚴稱為采用氣封嚴,內側腔(qiāng)體的蓖齒封嚴稱為采用油(yóu)封(fēng)嚴(yán)。由於外腔的壓力大於內腔,所以內腔的滑油無法通過蓖齒滲漏到外腔,由此,形成兩種方式的封嚴。在內腔,噴濺(jiàn)到軸承上潤滑後(hòu)的滑油經由油氣分離(lí)器的(de)作用將油液通過回油口返回到滑油箱,分離出的油氣則經由轉軸的中空排出發動機(jī)。
  即使有少量的滑油滲漏到外腔,也會經由餘油口收集排出發動機。隨著發動機使用時間的延長,氣封嚴會磨損,油(yóu)氣分離器的效率會下降,滑油消耗量逐漸上升,這(zhè)是一個正常的過(guò)程,但是,航線上要不間斷地監控滑油消耗(hào)量變化趨勢,根據手冊的(de)標準即使地發現、處理(lǐ)油(yóu)耗的超標及油耗曲線的突變。
  在航線上,針對(duì)軸承的維護(hù),主要是重視對金屬屑的收(shōu)集和采樣分析。
  CFM56-5B發動機針對軸(zhóu)承監控安裝有主磁性探測器(MCD),它是一個安裝在軸承潤滑滑油回路(lù)的磁性探頭,它能收集軸承磨損後產生的金屬屑,粘附在(zài)探頭上的金屬屑會導通指示器的電路從而使(shǐ)指示器(qì)彈出(chū),航線維護時可以及(jí)時發現。每個軸承都添加了自(zì)己的獨有的標(biāo)記性的材料,通(tōng)過分析就可以準確地確定問(wèn)題(tí)軸承。
  對CFM56-5B發動機的高(gāo)低壓轉(zhuǎn)子轉軸的維護和監(jiān)控直接關係到(dào)發動機的工作性能和(hé)可靠性,同時,對這一方麵的深入研(yán)究(jiū)也會為我(wǒ)們的日常維護工作(zuò)帶來一(yī)定的(de)幫助和指導作用。
(來源:雅君航培)
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