基于FTA的密封件研究

基于 FT A 的 密封件 研究

彭丹华 郭媛媛

商丘工学院，机械工程学院，河南 商丘 476000

摘要:航空发动机密封部件是发动机的基本部件，是保证航空发动机平稳运行的必备元件，主要用于保证对润滑油的密性。石墨接头是航空发动机石墨接头的常用元件。虽然石墨密封部件的结构尺寸与整个发动机相比较小，但在密封方面取得的结果对整个发动机的安全运行，从而对整个飞机的安全运行有相当大的影响。本文以某系列航空直升机采用的一种新型密封石墨部件为研究对象，从结构开始，采用了FTM分析法，绘制故障树，分析薄弱环节分析和装配结构，对其进行可靠性分析，以提高密封石墨部件的可靠性，保证寿命和产品质量。

关键词:密封组件；可靠性；故障树

1 引言

本文研究的石墨密封组件是在端部密封和径向密封的基础上发展起来的多运动副密封件的一体化结构件。该型“多密封面复杂结构”石墨密封，属于“硬填料式分瓣环”结构密封，其结构复杂、工艺水平要求高、制造难度大、技术要求高，其本文将以其作为研究对象从密封结构，产品装配等方面对该型石墨密封组件进行FTA分析方法，对产品进行可靠性研究^[1]。

2 系统定义

2.1任务功能

本文中研究的石墨密封组件是在端面密封与径向密封基础上发展出来的一种多运动副密封的综合结构件。该石墨密封组件主要任务功能是其内的石墨环与旋转轴接触，密封主减速器内的滑油，保证被密封轴工作状态和非工作状态均不出现任何漏油状况，同时防止外部物体进入主减^[2]。

2.2接口、组成工作方式及状态

石墨密封组件安装在主减速器左发输入、后发输入、刹车输出及尾传输出处，实现密封功能。石墨密封组件外径通过密封座及O型圈和主减速器连接。内径与旋转轴接触，密封滑油。石墨密封组件由密封座组件、窄石墨环组件、宽石墨环组件、波簧组件四部分组成^[3]。

2.3约定层次

“初始约定层次”为主减速器润滑系统；

“约定层次”为密封座组件、窄石墨环组件、宽石墨环组件、波簧组件；

“最低约定层次”为组成组件的各零件。

2.4 绘制功能层次与结构层次对应图、任务可靠性框图

具体功能层次与结构层次对应图见图1，具体任务可靠性框图见图2。

图2功能层次与结构层次对应图

图2 任务可靠性框图

3 基于FTA的石墨密封组件可靠性分析

选用正向 FTF 方法对石墨密封组件进行分析，选取“石墨密封组件漏油”作为顶事件，根据建立故障树原则、系统分析^[4]，可得到石墨密封组件故障树如图3—图4所示。

图3石墨密封组件漏油故障树

图4窄石墨环组件故障故障树

利用下行法，对故障树进行分析，可以看出所有底事件均为单点故障。该故障树最小割集有13个。分别是：{x1}，{x2}，{x3}，{x4}，{x5}，{x6}，{x7}，{x8}，{x9}，{x10}，{x11}，{x12}，{x13}。其中{x3}，{x10}，{x11}为弹簧故障，{x7}，{x8}，{x9}为弹簧故障，{x5}为滑油污染，{x1}，{x2}，{x4}为密封座故障。{x6}，{x12}，{x13}为石墨环故障。从这几个方面入手，提高石墨密封组件的固有可靠性^[5]。

4 结语

本文采用正向FTF方法得到了石墨密封组件的故障树，在故障树中，既有石墨密封组件具体故障模式，又有引起各故障的底事件，确认了影响该型石墨密封组件密封效果的关键因素，如波簧弹力、弹簧弹力、密封面粗糙度及平面度等。使得故障原因更加清晰明了，有助于找出引起故障的主要因素，并对其采取改进措施，从而提高石墨密封组件的可靠性。

参考文献

[1]吴瑕, 李洪平. 基于FTA的石墨密封组件可靠性分析[J]. 机电信息, 2020, No.617(11):53-54.

[2]吴勋, 刘纪涛, 张为华, et al. Finite Element Simulation and Storage Reliability Analysis of Turbo Pump End-face Seal[J]. 润滑与密封, 2009, 034(010):54-57.

[3]杨若峰. 无框双玻晶体硅光伏组件封装方式薄膜光伏组件封装的可靠性分析[C]// 中国能源环保产业协会, 2015.

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作者简介：彭丹华（1991-），女，硕士，研究方向：现代机械设计理论及方法。