张春海　王仕鹏

摘 要：本文根据某型发动机调速器的工作原理分析了调速器分油活门轴承失效的故障。解读调速器构造、原理，确定了调速器分油活门轴承失效对发动机转速的影响。本文对发动机典型故障的排除具有參考意义。

关键词：发动机；调速器分油活门轴承；发动机转速；典型故障

中图分类号：V231.56 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）23-0055-02

某型发动机是我国常用的涡轮螺旋桨发动机。该型发动机为等转速发动机，通过调速器离心机构感受发动机的转速偏离，输出螺旋桨液压信号改变桨叶角，维持螺旋桨的需用扭矩和发动机输出扭矩的平衡，从而使发动机工作转速恒定。

该型发动机在使用过程中常常出现因调速器问题导致的发动机转速异常故障。本文对调速器工作过程进行了详细的研究，为类似故障排除提供借鉴。

1 故障案例

某用户使用的发动机出现空中转速急剧下降现象，飞行员及时进行处置，飞机安全着陆。

经现场检查确定故障原因为调速器内部故障，调速器返厂检查发现调速器分油活门轴承组件中轴承保持架断裂。

2 工作原理

螺旋桨是飞机的主要推进器，其作用是将从发动机得到的能量转变为使飞机前进的拉力。配装该型发动机的螺旋桨是可变距的：螺旋桨变大距时，发动机转速降低；螺旋桨变小距时，发动机转速升高。螺旋桨在工作过程中受油压及桨叶横向离心力作用下，一直处于变小距的趋势。

当发动机的输出扭矩与螺旋桨的需用扭矩平衡受到破坏时，发动机的转速将增大或减小。这时调速器与螺旋桨协同工作，在发动机所有工作状态和所有飞行状态下，保持发动机工作转速恒定。

调速器属于离心式转速调速器（见图1），由发动机带动离心配重组件感受发动机转速的偏离，并将转速的变化量转化为离心配重组件的离心力来克服调速弹簧弹力，相应改变分油活门的位移，再通过分油衬套的液压功率放大功能给螺旋桨变距机构液压信号，改变螺旋桨桨叶角，维持螺旋桨的需用扭矩和发动机输出扭矩之间的平衡，从而使发动机工作转速恒定。

发动机的输出功率与螺旋桨吸收的功率匹配时，此时在调速器的离心配重的离心力的轴向分力与分流活门轴承外环端面上的调速器弹簧的弹力互相作用下，分流活门和分油衬套处在中间位置（见图2），分流活门的中凸边将分油衬套的大距油路和定距油路之间的通道以及滑油回油路堵住。螺旋桨在油压及桨叶横向离心力作用下，虽有变小距的趋势，但由于滑油无路回油，故桨距不变。因而发动机一直处在恒定转速下稳定地工作。

当发动机的输出扭矩增加（供油量增大），而螺旋桨的需用扭矩未变或外界条件变化（如飞行高度上升，飞行速度增加等），螺旋桨需用扭矩减小，而发动机的输出扭矩未变。在这些情况下，转速上升，用增大桨距的方法恢复恒定转速。

转速上升时，调速器转速相应增大（见图3），离心配置离心力沿分流活门的轴向分力大于调速器弹簧的弹力，离心配重克服弹簧力抬起分油活门，分油衬筒随之上移，定距油进入大距油腔，桨叶变大距，转速下降，直至大距油路重新被分油衬筒中部凸肩封闭，恢复恒定转速。

当发动机输出扭矩减小（供油量减小），但此时螺旋桨需用扭矩未变或由于外界条件变化（如飞行高度下降，飞行速度减小等），螺旋桨需用扭矩增加，而发动机的输出扭矩未变。在这些情况下，转速下降，用减小桨距的方法恢复恒定转速。

发动机供油减小，转速下降时，调速器转速相应减小（见图4），离心配置离心力沿分流活门的轴向分力小于调速器弹簧的弹力，分油活门下移，分油衬筒随之下移，大距油腔与回油腔连接，螺旋桨在油压及离心力的作用下桨叶变小距，转速上升，直至恢复恒定转速。

调速器作为发动机转速控制部件，控制发动机转速的主要方法是分油活门与分油衬筒的上、下的移动使定距油路与大距油路沟通或大距油路与回油路沟通。分油活门与分油衬筒上移定距油路与大距油路沟通，螺旋桨变大距，转速降低。分油活门与分油衬筒下移大距油路与回油路沟通，螺旋桨变小距，转速升高。

3 分析

故障发生时调速器分油活门轴承组件中的滚珠轴承保持架断裂，轴承内、外圈及滚珠脱开，调速弹簧的弹簧力直接作用在轴承外圈上，而与轴承内圈配合的分油活门不再受弹簧力作用（见图5），此时调速器分油活门及分油衬筒向上移动，定距油路与大距油路沟通，螺旋桨变大距；由于分油活门无法随转速下降而下移，定距油路与大距油路保持沟通状态，螺旋桨大距油腔持续进油，导致螺旋桨持续变大距，发动机偏离恒定转速持续下降且不恢复。

4 结语

发动机转速异常下降的主要原因是调速器定距油路与大距油路沟通，螺旋桨桨叶变大距。

调速器分油活门轴承组件中轴承失效导致分油活门与分油衬筒上移，调速器定距油路与大距油路异常沟通，此时定距油持续进入大距油腔，螺旋桨桨叶持续变大距，转速急剧下降。

参考文献

[1]某型发动机技术说明书[S].株洲：中国航发南方工业有限公司，2017.

[2]某型发动机维修手册[S].株洲：中国航发南方工业有限公司，2017.