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1、总第190期直升机技术GeneralSerialNo.1902016年第4期HELICOPTERTECHNIQUENo.42016文章编号:1673-1220(2016)04-051-03某型直升机交流发电机断轴故障分析及改进李文辉(海军驻景德镇地区航空军事代表室,江西景德镇333000)摘要交流发电机是交流电源系统的重要组成部分。针对某型机交流发电机地面联试过程中出现断轴故障现象,通过机理分析查找断轴原因,进而对交流发电机弹性轴进行设计改进和验证。关键词交流发电机;断轴;故障分析中图分类号:V242.44文献标识码:AACertainT
2、ypeofHelicopterAlternatorBrokenShaftFailureAnalysisandImprovementLIWenhui(NavalAeronauticalRepresentativeOfficeinJingdezhenRegion,Jingdezhen333000,China)AbstractAlternatorisaimportantpartoftheACpowersupplysystem.Thispaperaimedattheal-ternatorshaftbrokenfaultoccurredinthej
3、ointtestfromonetypeofhelicopter,searchedthereasonofbrokenshaftbystudyofreactionmechanism,andthenabetterdesignforthealternatorshaftwasmadeandverified.Keywordsalternator;brokenshaft;faultanalysis确定为共振引起的故障。对交流发电机弹性轴进行0引言改进设计及试验验证、装机验证。交流发电机是交流电源系统的重要组成部分。1交流发电机结构分析某型机交流发电机额
4、定功率30KVA,安装在主减速器附件机匣上,与交流发电机控制器、交流配电盒等某型机交流发电机总体结构设计采用典型的三组成主交流电源系统,向全机交流负载提供115/级航空交流发电机结构,具体见图1。交流发电机200V、400Hz三相交流电。采用双轴承支撑,自带风扇冷却,采用ISO标准花键本文针对某型机交流发电机在地面联试突加、传动,卡箍联接。交流发电机主要由主发电机、励磁突卸试验项目中出现的5次断轴故障进行研究,对机、永磁机、三相半波旋转整流装置、风扇及结构件发生断轴的机理进行了详细分析,查找断轴的原因,组成。其中,主交流发电机转子组件、励
5、磁机电枢组发现产品完全符合设计图纸及技术指标要求,最终件和永磁机转子组件安装在同一根空心轴上。交流收稿日期:2016-06-06作者简介:李文辉(1968-),男,江西新建人,本科,高级工程师,主要研究方向:航空机械。·52·直升机技术总第190期发电机机壳、端盖及风罩选用高强度铝合金材料。2故障定位风罩风扇端盖永磁机轴承励磁机主发电机壳体轴承弹性轴对断裂的弹性轴进行理化分析,分析认为材质和硬度符合设计图纸规定的要求,断裂与材质无关,属于扭转过载断裂。弹性轴设计时,经过扭转剪切校核,具备抗扭转剪切能力约5倍余量。从试验情况看,在断轴前出现
6、3s以上的振动,说明净扭转力矩超出150Nm造成弹性轴扭转力矩过大导致弹性轴断裂的可能性也图1交流发电机结构示意图是不大的(净扭转造成断裂时间极短,通常在1s以内)。断口形状与弯曲振动断裂形成的断面不一通过5次断轴故障发现,均在交流发电机弹性致,未见其他部件损坏(除弹性轴剪切径处),与弯轴剪切径部位断裂(见图2),发电机转子转动灵活,曲断裂现象不一致,基本可以排除弯曲振动造成弹无卡滞现象。性轴断裂的可能性。通过几次断轴试验中对电压、电流和励磁电流的监测数据发现,产品分别在20kVA、30kVA负载条件下运行,工作正常,再按30kVA的20
7、%负载突加至170%负载时,有33Hz的振荡电流,运行3s后(见图3),弹性轴断裂。通过以上检查和分析,导致弹性轴断裂的原因初步定位为:弹性轴扭转过载断裂,造成这一现象的图2弹性轴剪切径断裂部位原因为传动系统扭转共振。图330kVA的20%负载突加至170%负载时33Hz振荡电流图近频率的激励成份(35Hz左右)传递过来,从而造成扭转共振,导致弹性轴断裂。3机理分析与故障复现2)通过分析认为主机所驱动系统规格高于厂针对上述问题定位进行机理分析:家试验系统,其齿轮轴可能附加在弹性轴的转动惯1)由于交流发电机厂内验收试验中未发生弹量要大于厂家
8、,因而其一阶扭转固频下降更多,至性轴断裂,而在主机所内地面联试试验中连续发生35Hz时,驱动系统中可能存在相近频率的扭转激断裂,此现象反映出两者试验系统存在差别,而该差励,使得此时一阶扭转模态
