航空发动机中央传动失效故障分析

某型航空发动机在使用时发生中央传动失效故障,故障首断件为中央传动从动锥齿轮,断口性质为高周疲劳。为剖析齿轮啮合与故障之间的关系,建立了包含主、从动锥齿轮的有限元模型,采用准静态的方法将啮合过程分成50个加载步,分析啮合过程中从动锥齿轮应力分布情况。结果表明:在啮合过程中从动锥齿轮最大应力位置不是裂纹起始部位。通过行波共振分析、振动应力测试、加工缺陷影响分析及故障复现试验,确定故障发生的主要原因为从动锥齿轮4节径后行波共振和啮合状态较差,而故障位置加工状态较差对故障的发生也起到促进作用。分析结果表明:齿轮节径型振动是航空发动机齿轮主要的破坏原因之一,在工作转速范围内节径型前、后行波振动均有可能被激起;齿轮啮合状态异常会显著提高振动应力水平。采用调整齿数、齿宽、辐板厚度等方式可将共振转速调出常用工作转速范围,避免齿轮发生振动疲劳破坏。