某型发动机中间齿轮轴断裂故障分析

【摘要】：某型发动机在台架试车过程中,发动机在加力状态下加力供油中断,同时发动机滑油金属末信号器告警。发动机分解检查主机内部结构件均完好,发附机匣返厂检查发现机匣内中间齿轮轴大小齿轮间的轴断裂。本文介绍了附件机匣中间齿轮轴断裂故障现象和特点,通过对中间齿轮轴故障件进行断口分析和晶相检查、静强度和振动特性分析以及对试验器系统检查、综合分析等一系列工作,明确了故障性质和原因,该齿轮轴的破坏属于疲劳断裂,主疲劳源位于齿轮轴外表面与小齿轮辐板表面相交的圆弧转角附近,发附机匣在厂内磨合试验过程中,由异常气蚀和水击引起的冲击负荷频率(600～2500H2)与齿轮轴的第1阶小齿1节径1弯和第2阶大齿1节径模态的固有频率有交点,引起了齿轮轴的强迫共振,导致轴与大小齿轮辐板之间的转接圆角处产生初始损伤,疲劳强度储备人幅降低,在随后的发动机台架试车过程中发生疲劳断裂。据此提出了对中间齿轮轴上大小两齿轮之间的圆角及表面粗糙度作为重要特性,严格控制齿轮轴大小齿轮辐板之间的过渡圆角表面加正质量等改进措施,完善设计,加强质量控制,改善试验加载方法,实施改进措施后经验证收到良好效果。