邵俊

摘  要：曲轴是航空发动机的核心部件之一，其主要功能是将连杆的往复运动转换成旋转运动。曲轴成本约占整个发动机翻修成本的三成以上，本文从通航最常用的某型航空活塞发动机的技术资料、翻修程序和修理方法等方面对发动机曲轴翻修技术进行研究，重点研究曲轴的修理方法。希望其研究思路和方法可为航空发动机其他核心部件的翻修技术研究抛砖引玉。

关键词：通用航空  发动机  曲轴  翻修

中图分类号：V263                             文献标识码：A                 文章编号：1674-098X（2020）09（a）-0012-03

Abstract： Crankshaft is one of the core parts of the aircraft engine. Its main function is to convert the reciprocating motion of the connecting rod into the rotary motion. The cost of the crankshaft accounts for more than 30% of the whole engine repair cost. In this paper， the repair technology of the engine crankshaft is studied from the technical data， repair procedure and repair method of the most commonly used aviation piston engine， focusing on the repair method of the crankshaft. It is hoped that the research ideas and methods can be used as a reference for the research on the renovation technology of other core components of aeroengine.

Key Words： General aviation; Engine; Crankshaft; Overhaul

目前，我國通用航空90%以上的飞机使用的是航空活塞发动机，曲轴是航空活塞发动机的核心部件之一[1]，其主要功能是将活塞连杆传递来的汽缸燃烧室的热膨胀能转换成旋转动能。某型最常用发动机典型曲轴构型如图1所示，其主要结构特点是带有螺旋桨安装盘和悬摆式平衡配重。据不完全统计，我国通航现每年翻修航空活塞发动机约200台，曲轴是航空活塞发动机翻修时必须进行翻修的部件，自行开发翻修比送国外原厂翻修每根曲轴可节约直接经济成本约1500美元，年节约总价值超过30万美元，同时还会大大节约维修周期，这样造成的经济价值和社会价值远大于该数值。故航空活塞发动机曲轴翻修在我国通用航空维修市场中具有良好前景。

1  技术资料

首先对国内外涉及航空活塞发动机曲轴维修的文献以及航空发动机生产厂家的技术资料进行了收集，共收集到相关论文约12篇，航空发动机维修专著2部，航空发动机相关翻修手册1部，航空发动机相关操纵手册1部，服务通告、服务说明约800份。其次对所收集到的资料进行认真的消化吸收，整理出了对本项目研究有关的维修特殊工具约20件，相关的服务通告2份，服务说明3份，服务信函1份等。

2  翻修程序

在消化吸收通用航空某常见活塞发动机原厂的维修资料并结合我厂20多年的航空发动机维修经验，项目组多次反复研究后确定航空发动机曲轴翻修时应遵循如图2所示程序。

航空发动机重要部件如曲轴、连杆和配重等的翻修其技术资料准备、翻修程序的建立基本都大同小异[2]，本文重点研究曲轴具体的修理方法，尤其是涉及部件的更换及表面磨削等，通过这些修理方法恢复曲轴原有的尺寸及配合公差。

3  修理方法

3.1 检查与测量

检查：包括目视检查和无损检查。目视检查是利用眼睛（必要时借助放大镜）观察整个曲轴外观是否完好，所有轴颈表面是否光滑、无划痕、无剥落和腐蚀坑点等缺陷;无损检查是利用磁粉探伤线对肉眼看不见的曲轴近表面进行裂纹或缺陷检查。

测量：就是利用各种量具（如千分尺、杠杆表等）对曲轴的几何外形尺寸进行测量，判定其应该在厂家规定的范围内，以确保曲轴与其他部件的公差、间隙等配合满足要求。

3.2 配重安装衬套的更换

航空活塞发动机曲轴上通常安装有悬摆式配重来消除扭转振动，此类配重通常通过两滚柱穿过曲轴凸耳上衬套安装孔来连接，发动机使用中，该衬套极易发生磨损，从而轻微改变配重的悬摆半径，影响配重消除振动的效能，故在发动机曲轴翻修时，该类衬套必须全部更换为新件。经项目组多次研讨可按如下方法更换曲轴上配重安装衬套。

（1）使用合适的工具拆下旧衬套并报废旧衬套，检查衬套安装孔的内壁应光滑无任何剥落、划痕等损伤，检查安装孔径及其失圆度应符合厂家规定的技术要求;

（2）使用专用工具将正确件号的新衬套平齐的压入安装孔，确保衬套压入安装到位;

（3）使用专用工具并借助杠杆表检测所安装衬套中心线与曲轴中心线的平行度符合厂家规定的技术要求，如图3所示。

3.3 螺旋桨固定螺栓安装衬套的更换

航空活塞发动机曲轴前端通常有螺旋桨安装法兰盘构型，其上的螺栓安装衬套因经常承受螺旋桨传递的较大的交变力而容易松动或变形[5]，翻修曲轴时，必须对每个衬套中心线平行度和衬套失圆度进行检查，对不符合标准的衬套必须更换，更换原理和程序和前述的配重安装衬套类似。

3.4 密封圈安装区域的修复

航空活塞发动机曲轴前端通常安装橡胶密封圈来防止机匣内的滑油渗出，密封圈内有紧固弹簧使封圈密封面紧密的与曲轴接触，曲轴后端通常由附件机匣进行密封。虽然曲轴密封圈安装区域有镉镀层进行防腐和耐磨保护，但随着曲轴使用时间的不断增加，曲轴上密封圈安装区域会出现磨损，磨损达到一定程度就会破坏油封圈的密封性，此时曲轴相应区域就应按如下方法修复，如图4所示。

（1）拆卸前面所述的螺旋桨固定螺栓安装衬套，并分别做好识别标识以便原位装回[6]。

（2）将曲轴浸泡在一定比例的硝酸铵溶液（通常1磅硝酸铵溶于1加仑水中）中静置规定时间來退掉镉镀层。

（3）将曲轴装夹在磨床上使用合适粒度的磨轮对密封圈安装区域进行磨削来消除磨痕或其他损伤，磨削深度不能超过厂家规定值。

（4）将曲轴逆时针旋转，使用细砂纸对油封圈安装区域进行抛光处理，抛光时禁止移动细砂纸，因为此区域不需要任何的螺旋抛光痕迹出现。

（5）按相关标准及厂家要求的区域重新对曲轴油封区域镀镉，镀镉完成后将曲轴在约275华度的烘箱中静置5h以上以消除表面脆化性。

（6）对修复后的曲轴在水平上检测所修区域跳动量，数值不能超过厂家规定范围，最后对曲轴进行磁粉检测以确保修复中对曲轴无潜在损伤。

4  结语

在以上分析、研究的基础上编写某型航空发动机曲轴维修工艺、翻修工作单[3]，随后按工艺、工作单的标准试翻修了10件曲轴并分别装于某翻修厂翻修的10台发动机上，使用此程序翻修曲轴的发动机，其台架测试及装机测试，各项性能指标均满足原厂要求。实际使用情况也很良好可靠，装用这些曲轴的发动机累计使用近2万h，从未出现因曲轴故障导致的发动机失效。表明本文所述的曲轴翻修程序和方法切实可行有效，其研究思路和方法可为航空发动机其他核心部件的翻修研究提供有用的借鉴。

参考文献

[1] 马勇波.航空活塞发动机修理参数标准研究[J].科技创新导报，2018（10）：17-18.

[2] 常虎山.通用航空活塞发动机连杆翻修技术研究[J].机械工程师，2017（3）：39-41.

[3] 李明星.莱康明发动机凸轮轴修理探讨[J].科技创新导报，2018（13）：15-16.

[4] 冯文瑞.通用航空活塞发动机机匣常见故障探讨[J].准备制造技术，2018（9）：253-254.

[5] SI1098Q，Propeller Flange Bushing Location [M]，U.S.A： Textron Lycoming Inc，2020.

[6] Overhaul Manual of Direct Drive Engine[M]，U.S.A： Textron Lycoming Inc， 2016.