蒋聪，陈靖华，张雪强

(中国航空工业集团有限公司 金城南京机电液压工程研究中心，江苏 南京 211106)

0 引言

航空旋转类部件上普遍存在冲击转矩。过大的冲击转矩将导致传扭轴断裂、齿轮断裂[1]和离合器磨损等影响产品安全性的问题发生，在设计时考虑冲击转矩的形成和预防也越来越受到重视。某型航空发动机空气涡轮起动机在起动瞬间出现传扭轴断裂，继而导致起动机涡轮超转和发动机无输入转速现象。本文基于该现象，对冲击转矩导致传扭轴断裂的发生原因进行了详细分析和研究。

1 理化检查

传扭轴在设计保护切断的轴颈处断裂，断裂位置合理，见图1。

图1 齿面剥落位置

断口表面未见夹杂、裂纹等原始缺陷，见图2。进一步放大观察，发现断口表面可见明显磨损痕迹，见图3。

图2 联接轴微观形貌31X

图3 断口放大形貌100X

未磨损区域放大观察可见明显的拉长韧窝形貌，见图4和图5。

图4 未磨损区韧窝形貌3 000X

图5 拉长韧窝形貌6000X

取样镶嵌后进行硬度测试，测试的结果为510 HV0.5(约50 HRC)，满足设计要求。综合判断导致该传扭轴断裂的主要原因为瞬时冲击转矩[2]引起的过载扭转剪切断裂。

2 故障分析

2.1 原因分析

导致此次发动机起动无转速的原因是起动机中传扭轴断裂。以传扭轴断裂为顶事件建立故障树，如图6所示。

图6 传扭轴断裂问题故障树

冲击转矩与以下故障树分支有关，分别是进气条件、发动机和起动机的齿侧间隙、发动机和起动机的转动惯量以及发动机和起动机的扭转刚度[3]，其计算公式如下：