某型组合传动发电机装置脱开机构失效故障分析

2019-11-13苑振宇王啸罗雁

科技视界 2019年29期

关键词：断裂

苑振宇　王啸　罗雁

【摘要】脱开机构是组合传动发电装置的重要部件，保证在发电装置出现故障时从发动机传动轴上紧急脱开，防止发电装置内部的进一步损坏。在修理后进行性能试验检查时，发现脱开机构的轴环出现了断裂故障。针对此故障，本文从故障状况、原因分析、故障定位三大方面进行阐述。

【关键词】脱开机构;轴环;断裂

中图分类号： V223.1;V271.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）29-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.29.012

Fault Analysis of Damage of the Release Mechanism in an Integrated Drive Generator

YUAN Zhen-yu WANG Xiao LUO Yan

（Wuhu TianHang equipment technology Co.，Ltd，Wuhu Anhui 241000，China）

【Abstract】The Integrated Drive Generator is an important unit of the IDG，to ensure the emergency release from the engine shaft in the event of failure of the IDG，to prevent internal damage of the IDG.When the performance test was carried out after repair，it was found that the plunger of the disconnect device were broken.Aiming at this fault，this paper elaborates from three aspects of fault condition，cause analysis and fault location.

【Key words】Disconnect device;Plunger;Breakage

1 故障状况

某型组合传动发电装置在性能试验过程中，当接通电磁铁，检查脱开机构功能是否正常时，脱开机构没有动作，发电机仍然有电压输出。经检查脱开机构实际已经工作，但并没有切断输入轴与恒装系统的连接，没有起到保护作用。分解检查发现，与蜗杆配合一起工作的轴环上的啮合齿完全断裂，脱开机构无法产生位移，直接导致了该起故障的发生。

2 原因分析和定位故障

图1 脱开机构组件

图2 脱开机构在发电机中的位置

2.1 组件功能简介

组合传动发电机设计有脱开机构，正常工作时作为输入转速的传递部件，将机械能传递至恒速传动装置，为发电机提供动力，当发电机出现故障时，可在紧急情况下通过电信号控制电磁铁动作，断开发动机到发电机的转速传递。

2.2 产品结构

脱开机构主要由输入轴、左半联轴器、右半联轴器以及蜗杆组成。

2.3 工作原理

当给电磁铁通电时，电磁铁吸合，通过联动机构传递行程，使扣机从轴环的孔内退出，随后轴环在弹簧预紧力的作用下弹出，与蜗杆啮合，旋转中的蜗杆在转动过程中不断下移，使右半联轴器与左半联轴器完全分离，此时输入轴开始空转，最终完成与发動机转速的隔离。

2.4 故障现象

a）轴环两个啮合齿断裂。

图3 断裂的轴环

b）组合泵组件中的转接器和盖端面有轻微划伤，组合泵中发现少量金属碎屑，在壳体和盖中发现两段断齿。

图4 壳体内发现的断齿

c）销钉头部严重磨损，中部磨损出现细颈。

图5 磨损的销钉

2.5 故障定位

a）断齿分析：使用电子显微镜检查轴环和残齿的断裂处发现，残齿的断面整齐、规律，没有二次损伤，齿形一侧有过烧痕迹（见图6）;而轴环处的断面高点有严重磨损痕迹，应是断裂后与旋转的蜗杆碰撞磨损，断面的较低部位特征与残齿断面情况一致（见图7）。因残齿形状完整（见组图1），断面规律，考虑到零件的运动方向及受力情况，应是脱开过程中遇到阻力，轴环与蜗杆在过烧处发生强烈的相对运动，致使施加在轴环齿形上的侧向压力骤增，齿形整个齐根断裂，第一个齿断裂后第二个齿受力成倍增长，相继折断。由于轴环折断的是处于内侧的两个齿，外侧的一个齿完好，根据工作原理，蜗杆在脱开时的运动是向内侧的，所以断裂发生的时机应是脱开动作进行到后半程的时候。

图6 残齿断面放大图

图7 轴环断面放大图

b）销钉分析：该销钉安装处的空间非常紧凑，很难发生相对位移，检查安装处附近的其他金属零件，均未发现异常的磨损、缺陷。所以若装配正确则不会对销钉产生磨损。

c）组合泵中的零件均没有缺损，分解后在其中发现的金属屑和磨损属于外物导致。故障应不是由组合泵引起。

3 故障模拟

1）根据故障分析结论，轴环的断裂、组合泵的磨损应是故障发生的后果，故障的定位应查找阻力产生的根源。

2）经观察发现销钉安装孔附近有一通油孔，将销钉端头放入其中，可露出一半（见图8），此种情况下再次执行后续的装配步骤，可顺利进行，且正常工作时没有异常，当进行手动脱开试验检查，断开机构行进到一半时输入轴卡死，检查两个联轴节没有完全脱离，故障复现。

3）由于通油孔位于差动机构的套圈上，将差动机构分解检查，发现安装在套圈外围的齿轮内侧有一圈磨损痕迹，与销钉头部的磨损故障吻合。销钉的细颈处则为在脱开进行到一半时，蜗杆下端与销钉碰触摩擦导致。

图8 模拟故障状态销钉位置

综上所述，由于装配人员的人为差错，导致销钉安装过程中掉落，且后续检查没有发现该问题，导致问题带入试验环节，最终导致产品的损坏。

4 故障排除

经过故障分析、故障模拟以及故障验证，最终确定故障错装导致，对损坏的零件进行更换，重新装配后再次进行试验，故障现象消失，产品各项性能指标均符合要求。