石墨密封组件可靠性分析
彭丹华 郭媛媛
商丘工学院，机械工程学院，河南 商丘 476000
摘要:航空发动机密封组件是发动机的重要组成部分，是保证航空发动机正常运转的重要部件，主要用于对滑油实现密封。石墨密封组件是航空发动机密封组件中的一种常见组件。虽然石墨密封组件的结构尺寸与整个发动机相比较小，但其密封性能的好坏对整个发动机乃至整个飞机的安全运行都会产生重大影响。本文中针对某系列直升机航空发动机主减速器中使用的一种新型石墨密封组件，从密封件的结构入手，采用FTM分析法，绘制故障树，分析结构及装配的薄弱环节，对其进行可靠性分析，提高石墨密封组件的可靠性，保证产品寿命和质量。
关键词:石墨密封组件；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。
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。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。
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 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，可得到石墨密封组件故障树如图3—图4所示。
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。
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。