RB211-535E4发动...中压联轴器组件锁定方案改进_薛飞.pdf

66航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING2023/1 可通过旋转的方法来调节中压联轴器组件的轴向位置；联轴器的前端外侧有一个用于安装柱塞的底座，底座内表面为花键结构，底座的对面是用于限制联轴器转动行程的止动爪结构；联轴器的后端内侧为花键结构，用于阻挡中压涡轮轴前端的花键。套筒前端的锁定孔用于固定柱塞，锁定孔对面的限位槽用于配合止动爪限制行程；套筒的中部内侧为花键结构，能与中压涡轮轴前端的锁定花键相啮合，使其跟随中压涡轮轴一起转动。柱塞的下部外侧是一圈花键结构，与柱塞底座的0 引言在 RB211-535E4 发动机的车间修理工作中，如将中压/低压涡轮单元体从发动机上拆下，恢复时需要执行锁定中压联轴器组件的工作。由于中压联轴器组件位于不易接触的发动机内部，套筒的转动位置无法观察和判断，且锁定工作对套筒转动位置的精度要求较高，因此锁定中压联轴器组件工作的难度较大，成功率较低。一旦锁定失败，需要重新执行锁定工作直到锁定成功，将拉长发动机的装配周期。锁定中压联轴器组件的成功率不但影响发动机的装配计划，甚至有可能影响到发动机停场周期，给客户及修理厂带来额外的损失。1 结构及原理中压联轴器组件位于中压后短轴和中压涡轮轴连接处，由联轴器、套筒、柱塞、弹簧等组成（见图 1）。该组件能够调节中压涡轮轴的轴向位置，并能固定中压涡轮轴的轴向位置。联轴器的前端内侧是螺纹结构，能与中压后短轴以螺纹的形式连接在一起，RB211-535E4 发动机中压联轴器组件锁定方案改进Improvement of Locking Scheme of RB211-535E4 Engine IntermediatePressure Coupling Assembly 薛飞/北京飞机维修工程有限公司摘要：通过研究 RB211-535E4 发动机中压联轴器组件的结构及锁定原理，计算该组件由未锁定状态转变到锁定状态后套筒转动的角度，将该角度与发动机结构特性相结合，设计出能在不可观察的情况下精准控制套筒停留位置的操作方案。本方案的实施能够有效降低锁定操作的难度，提高锁定操作的成功率。关键词：发动机；RB211-535E4；中压联轴器组件；锁定Keywords：engine；RB211-535E4；intermediate pressure coupling assembly；locking6 结论针对某航空公司一架 A320neo 飞机执行航班期间出现发动机喘振警告事件，分析得出喘振原因是该飞机 1 发中压级单向活门（IPCV）卡阻在开位导致高压引气活门提供引气时无法关闭，同时 IPCV 存在新机型产品不成熟问题。提出四条相关的工程建议，可为后续避免出现此类喘振问题提供参考，更好地保证维修质量和飞行安全，提高航空公司的经济效益。参考文献1 波音公司.中国民用航空市场展望 Z.2021.2 中国航空发动机行业发展动态分析与十四五战略规划研究报告 2022-2028 年版 Z.2021.3 贾宝惠，唐庭均，卢翔.航线维修任务人力资源多目标优化模型研究J.科学技术与工程，2020，20（30）：12630-12635.4 马劲夫，李乾坤.某型发动机喘振上边界转速不符合规定故障研究 J.航 空 维 修 与 工 程，2021，358（4）：58-59.DOI：10.19302/ki.1672-0989.2021.04.018.5 李磊.CFM56-5B 发动机喘振与防喘装置故障研究J.航空维修与工程，2018，323（5）：53-55.DOI：10.19302/ki.1672-0989.2018.05.011.6 A318/A319/A320/A321Aircraft-MaintenanceManual Z.2022.工 程 ENGINEERING DOI:10.19302/ki.1672-0989.2023.01.01067AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING航空维修与工程2023/1 图1中压联轴器组件内表面花键啮合，使柱塞在底座内不能被转动。当中压联轴器组件被组装到一起后，联轴器被固定在套筒内部，弹簧和柱塞处于柱塞底座和锁定套之间的位置，止动爪处于限位槽内，联轴器花键后端面与套筒花键前端面相贴合。中压联轴器组件的未锁定状态如图2 所示。联轴器花键的键齿和齿槽分别与套筒花键的键齿和齿槽相对齐，形成通道结构。止动爪偏离中心位，顶靠在限位槽的一侧。柱塞与锁定孔错开，被压在套筒下不能弹出，套筒与联轴器的相对位置未被柱塞锁定。从锁定孔观察可看到柱塞的部分端面和底部的花键。中压联轴器组件的锁定状态如图 3所示。联轴器花键的键齿和齿槽分别与锁定套筒花键的齿槽和键齿对齐，形成阻挡结构。止动爪位于限位槽的中间。柱塞与锁定孔对齐，在弹簧的作用下从锁定孔中弹出，套筒与联轴器的相对位置被柱塞锁定。从锁定孔观察能看到柱塞完整的端面但看不到底部的花键。在安装中压/低压涡轮单元体前，低压涡轮轴和中压涡轮轴之间会安装固定工具，使两个轴固定在一起。安装时，中压联轴器组件处于未锁定的状态，中压涡轮轴前端花键逐渐通过中压联轴器组件内部的花键，安装到位时，风扇单元体与低压涡轮轴相连接，可驱动低压系统和中压系统一同转动；联轴器内侧的花键键齿处于中压涡轮轴前端花键齿槽和锁定花键齿槽之间。当联轴器被固定时，转动风扇单元体，套筒在中压涡轮轴的驱动下会相对联轴器转动 0.5 个齿距，此时联轴器花键键齿移动到中压涡轮前端花键键齿和锁定花键键齿之间的位置以挡住中压涡轮轴花键的键齿，中压涡轮轴无法轴向移动；锁定孔同时转动到与柱塞对齐的位置，柱塞在弹簧的作用下从锁定孔中弹出，固定套筒和联轴器的相对位置，从而使中压联轴器组件被锁定，中压涡轮轴的轴向位置被固定。2 操作过程及锁定失败原因在将中压/低压涡轮单元体安装到发动机之前，检查中压联轴器组件，确保组件处于未锁定的状态；检查中压涡轮轴和低压涡轮轴之间的固定工具，确保固定工具已正确安装。锁定工序需要两名工作者操作完成。一名工作者需站在风扇机匣的后面将操作工具插入中介机匣的内齿轮箱通气管路中并接触到柱塞，然后测量未插入部分的长度，按压操作工具固定联轴器，此时另一名工作者站在风扇机匣前面开始转动风扇单元体。当套筒上的锁定孔转动到与柱塞完全对齐的瞬间，站在机匣后面的工作者需立即松开操作工具，让柱塞在弹簧的作用下从锁定孔中弹出，由此名工作者再次测量操作工具的长度，通过计算长度差值判断柱塞是否完全从锁定孔中弹出。最后，由站在图2处于未锁定状态的中压联轴器组件图3处于锁定状态的中压联轴器组件68航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING2023/1 机匣后面的工作者拆卸操作工具，从中介机匣内齿轮箱的通气管路中观察中压联轴器组件的状态。计算长度差值时经常出现差值几乎为零的情况，说明柱塞未能从锁定孔中弹出，中压联轴器组件未达到锁定状态。拆下操作工具后，通过管路对柱塞进行观察，能看到三种锁定失败的情况。第一种情况是锁定孔仍然处在柱塞原来的一侧，柱塞未弹出，通过锁定孔可观察到柱塞的部分端面和底部花键；第二种情况是锁定孔由柱塞原来的一侧移动到另一侧，柱塞未弹出，通过锁定孔可观察到柱塞的部分端面和底部花键；第三种情况是柱塞进入锁定孔，但未能完全从锁定孔中弹出，通过锁定孔可观察到柱塞完整的端面但观察不到底部花键。对上述三种情况发生的原因进行分析，第一种情况是由于在操作过程中锁定孔还未到达与柱塞对齐的位置时工作者就松开了操作工具；第二种是在操作过程中锁定孔到达与柱塞对齐的位置时工作者未能松开操作工具；第三种是操作过程中锁定孔到达与柱塞几乎对齐的位置时工作者虽然松开了操作工具，但由于没有完全对齐，柱塞边缘与锁定孔的内壁产生摩擦而出现卡阻，使得柱塞不能从锁定孔中弹出。上述三种情况发生的根本原因是无法从套筒的位置进行观察，从而导致对松开操作工具时机的判断不准确。3 控制方法针对上述对锁定失败原因的分析，如果在操作时能通过某种方法使套筒上的锁定孔在无法被观察的状态下准确停留在与柱塞对齐的位置，锁定操作将不会受到松开操作工具时机的影响，从而提高锁定成功率。中压联轴器组件的结构显示联轴器的后端内侧花键处共有 62 个齿距，而在锁定过程中套筒需要相对于联轴器转动 0.5 个齿距后锁定孔才能对齐柱塞，由此可计算出锁定过程中套筒需相对联轴器转动的角度为 0.562360，即（9031）。转动角度在操作时不易被精确控制，可通过控制距离的方式实现精确控制。当中压/低压涡轮单元体被安装到发动机上后，风扇单元体的任意一点与套筒的任意一点为同轴，且风扇单元体任意一点的转动轨迹、套筒任意一点的转动轨迹及风扇机匣 armcoring 的内表面为同心圆。如果将风扇单元体进行适当延伸，延伸的部分与风扇机匣 arm-coring 内表面将有一个相交点，这个相交点既是风扇单元体的一部分也是风扇机匣 armcoring 内表面的一部分，因此，相交点的直径与风扇机匣 armcoring 内表面的半径相同。由 RB211-535E4 发动机手册和波音 757 飞机维修手册的相关内容可知，风扇机匣 armcoring的内表面直径为 1893.52mm，所以，当套筒转动的角度为（9031）时，相交点同时转动（9031），相交点在风扇机匣 armcoring 内表面处移动的弧长为图4胶带及辅助工具的位置（9031）360 1893.52=47.95mm。因此，当相交点在风扇机匣 arm-coring 内表内处移动的弧长为 47.95mm时，套筒上的锁定孔转动到与柱塞对齐的位置并停下，松开柱塞操作工具后，柱塞将在弹簧的作用下从锁定孔中弹出并使套筒与联轴器的相对位置固定，从而锁定中压联轴器组件。4 操作实施准备一个长度为 47.95mm 的胶带和一个代表相交点的辅助工具。执行锁定工作时，站在机匣后面的工作者测量操作工具未插入管路部分的长度后，前面的工作者任意选取一片风扇叶片，将辅助工具的指示端对准风扇机匣 armcoring内表面后端的上面，将另一端临时固定在风扇叶片上，以保证辅助工具跟随风扇叶片一起转动，此时辅助工具的指示端可看作相交点。再将胶带的一端对齐辅助工具的指示端并粘贴在风扇转动方向一侧的风扇机匣 armcoring 内表面前端上面（见图 4）。后面的工作者按压操作工具以固定柱塞，前面的工作者开始转动风扇单元体。当辅助工具的指示端跟随风扇单元体从胶带的一端转动到另一端时，前面的工作者立即停止转动风扇单元体，后面的工作者松开操作工具并再次测量操作工具未插入管路部分的长度，计算长度的差值，判断柱塞是否已从锁定孔中弹出。拆除操作工具后，工作者也可通过孔探设备对柱塞的状态再次检查。确定锁定成功后，将辅助指示工具和胶带从发动机上拆下。通过该控制方案的实施，在保证装配质量的前提下，降低了中压联轴器组件锁定工作的操作难度，提高了在无法观察的状态下锁定操作的成功率，不但节约了工时成本，还能降低反复操作过程中损伤零件的风险，保证了发动机停场周期及客户换发计划。工 程 ENGINEERING