RB211-535E4航空發動機從動傘齒輪軸組件平衡的工藝分析

摘要：RB211-535E4航空發動機是我國現役雙通道大型民用客機的典型動力裝置，由于該型發動機采用了獨特的三轉子總體布局，其轉子的動平衡問題是RB211發動機下發的主要問題之一。本文首先總結了國內RB211航空發動機轉子結構不平衡的典型原因;以該型發動機的從動傘齒輪軸組件為對象，研究了該轉子的動平衡工藝流程;最后結合現場實驗來驗證本工藝的正確性和適航性，并總結該工藝的注意事項。結果表明：本工藝分析流程滿足我國RB211型發動機典型轉子的動平衡工藝。

關鍵詞：發動機;平衡;從動傘齒輪軸組件

概述

對于進MRO執行修理/翻修的發動機，如轉動部件進行了分解，在重新裝配后都需進行平衡校正。RB211發動機裝配時，需將分解后的從動傘齒輪安裝到傘齒輪驅動軸上，并和主動傘齒輪軸組件嚙合到一起。從動傘齒輪與M33的角齒輪相連接。主動傘齒輪軸帶動從動傘齒輪運轉，從動傘齒輪帶動角齒輪運轉，從而帶動發動機工作。主/從動傘齒輪作為發動機的轉動部件，為保證發動機的維修質量，需對主/從動傘齒輪軸組件進行平衡校正。

組件不平衡的主要原因

通常多數轉子都需要進行平衡校正，引起不平衡的原因主要有，設計或圖紙錯誤，材料缺陷，加工和裝配錯誤。設計錯誤包括，部件設計不對稱，轉子有未加工表面，部件配合不好，花鍵短于鍵槽，安裝不對稱、有間隙等。材料缺陷包括，鑄件有氣孔，材料密度不均，材料厚度不均（如，焊接裝配），軸承的誤差和間隙。加工和裝配錯誤包括，由于焊接或澆鑄引起，切削加工中的切削誤差，加工產生的永久變形（如，殘余引力，工件扭曲，熱壓，釬焊等），緊固螺釘擰緊程度不同，裝配中的各類問題（如，螺釘長度不一致，墊圈和螺母的類型不一致）等。從動傘齒輪組件在加工、裝配、修理及存儲過程中會因為雜質污染等原因引起組件重心改變，導致組件不平衡。

解決組件不平衡的方法

傘齒輪組件平衡的工藝流程

在平衡機上校正平衡時，是對其振動情況和離心力進行測量?，F場平衡時，一般也是對這兩個量進行測試。在現場也是用傳感器，對旋轉體受到的反作用力進行檢測，以決定不平衡量的量值和角度。因此可以采用類似平衡機上的傳感設備，來對信號進行檢測，記錄顯示的不平衡量值。由于現場設備各自的特點，某一測試儀都有其特定的應用范圍。對于平衡機而言，其傳感器與相位發生器是被固定的，而對于現場平衡儀而言，這些檢測部件每次都需要重新安裝。

平衡機的選擇：按照RR手冊要求使用SCHENCK RL 2B平衡機，或類似的，小的，帶傳動的平衡轉速1500R.P.M左右的也可以使用?，F場平衡時使用的是滿足RR要求的SCHENCK CAB 699-H平衡機。平衡機需定期進行校驗，校驗周期為一年。

平衡校正的過程：首先對轉子的不平衡量進行檢測，如果不平衡量超過了允許剩余不平衡量，根據測定的不平衡量進行校正，以確保在工作轉速下，轉子的振動和軸承承受力再允許的范圍內。如果檢查出不平衡到平衡，校正是唯一可行的方法。

轉子在測試前的不平衡量稱為初始不平衡量，通過校正，轉子一般也不能完全達到理想轉子。在技術上，也允許一定的不平衡量存在，這種公差的存在，使校正工作從經濟效益上變得更加可行。

現場平衡傘齒輪組件的步驟：

1）??? 操作前閱讀平衡機操作使用規程，檢查設備、電氣是否正常，防護裝備是否齊全，并在軸承及接觸面處添加注潤滑油，空轉試車。

2）??? 設置旋轉體的參數：轉速、不平衡量及平衡面到支撐點的距離。

3）??? 將傘齒輪軸組件安裝到平衡機上，固定直徑A和B處，安裝驅動皮帶。

4）??? 低速運轉平衡機，檢查組件是否已安裝到位。

5）??? 校準平衡機，單獨平衡傘齒輪的A和C面。

6）??? 測量并記錄組件不平衡量體現在C面的值。

7）??? 如果傘齒輪軸組件的不平衡量體現在C面的值在7.2gm.mm范圍內，則無需后續操作。

8）??? 如果傘齒輪軸組件的不平衡量體現在C面的值超過7.2gm.mm，按需使用2gm或3gm的平衡配重墊片替換1gm的平衡配重墊片以使不平衡量降低到7.2gm.mm范圍內。在現場平衡時，為方便操作，可以先使用橡皮泥或蠟塊代替配重墊片，平衡量滿足要求后，再更換為配重墊片。更換墊片后，為滿足平衡要求，可視情對墊片進行打磨。

9）??? 從平衡機上拆下傘齒輪組件，檢查并磅緊螺帽（01-682）到標準力矩。

10）清除傘齒輪組件上的標記，并在組件上標記平衡字母“DBAL”（動態）和“ASSY”（組件）。

11）切斷電源，清理工作現場

注：

1）軸（EIPC： 72-61-53，01-700）在制造過程中已經平衡過，因此A平面的不平衡量應該很小而不需要平衡校正。

2）在每一個螺帽（72-61-53，01-682）下只能安裝一個配重墊片。

3）微調校正可以減小2克或3克墊片的直徑獲得，但不能將墊片的重量減小到小于1克。

4）如果螺帽（72-61-53，01-682）或螺栓（72-61-53，01-684）更換，則組件應該重新平衡。

常見平衡問題的解決方案

平衡機一般都是將轉速信號作為基準信號送往測量系統的，如果轉速不穩定，基準信號亦不穩定，經微機處理后也不穩定，誤差就大。這種情況下，要檢查電機帶輪的傳送帶是否太松;皮帶驅動的轉子，其皮帶是否打滑。若是出現上述情況，則需要緊固或者更換皮帶。

顯示測量數據為0或者很小，加配重變化也不大。需檢查傳輸器輸出端與電測箱之間的連線是否接通。若短線或者虛焊，要接通。

顯示數據不穩定，需要將組件分解、清洗后重新裝配后再平衡。

平衡時有噪音或雜音，需檢查組件是否安裝到位。

操作者的責任心，也直接決定了平衡操作的安全性，需要注意的潛在危險主要來源于旋轉體本身、校正方式、工作流程及安裝條件等?，F場平衡時，一定要注意以下事項：

組件要平穩地放到平衡機上，夾持牢固，擦凈油污，

平衡塊要緊固牢靠，不能有松動現象。要有防止工件跳出的保險裝備。

運轉時，操作人員要站在側面不準接觸轉動部分，為防止發生零件飛出的事故，操作者需進行安全防護，如佩戴防護鏡、防護面罩，工作區域也應進行防護。

剎車時不準用手剎轉子，測量和加平衡塊時必須待轉動停止，方可進行。

工作完畢，切斷電源，清理工作現場。

總結

本文總結了國內RB211航空發動機轉子結構不平衡的典型原因;以該型發動機的從動傘齒輪軸組件為對象，研究了該轉子的動平衡工藝流程;最后結合現場實驗來驗證本工藝的正確性和適航性，并總結該工藝的注意事項。主要總結在以下方面：

1）平衡的轉速在1500R.P.M左右，一般來說，操作者都會低估旋轉體的動能。人的視覺不能看清楚高速的物體，轉子在旋轉時其主體，有時可以被清楚的看到，但是轉子上的一些突出部件，在高速旋轉時，往往不能清楚的看清，這就存在很大的危險性。即使當平衡轉速遠低于工作轉速時，也會發生零件飛出的事故。所以操作者需要進行安全防護，如佩戴防護鏡，防護面罩;工作區域也應進行防護，需符合國家或本地區的安全要求。

2）操作者的責任心。也直接決定了平衡操作的安全性，需要注意的潛在危險主要來源于旋轉體本身，校正方式，工作流程及安裝條件等。

當今，幾乎所有的轉子都需要進行平衡校正，轉子良好的平衡性，將有助于提高整機的壽命和性能，從而大大增強產品的質量優勢。

參考文獻：

[1]Rolls-Royce Engine Manual （P/N： E-211（535）-6RR）.

[2]Hatto Schneider Balancing Technology （training material）.

[3]航空發動機設計手冊 第19冊：轉子動力學及整機振動 北京：航空工業出版社，2000

作者簡介：高亞鳳（1982年3月——），女，漢族，河北省任丘市人，研究生畢業，工程師，從事民用航空發動機維修和適航管理工作。