浅析热端螺母咬死机理与解决措施
2022 年 第 18 期 安全与生产59MACHINE CHINA0 引言某型发动机高压涡轮轴轴承采用压紧大螺母固定，试车后多次出现螺母螺纹与高压涡轮轴螺纹咬死无法分解的问题。本文分析了热端大螺母不锈钢螺纹咬死问题的产生机理，制定防止咬死问题发生的措施，为深入探究发动机在特定情况下发生的螺纹咬死问题提供一般性经验和理论依照。1 热端螺纹咬死机理该螺母采取不锈钢材料，不锈钢螺纹耐腐蚀性好，但硬度相比来说较低，摩擦系数大，受力后易发生塑性变形，粘合性强易发生咬死。该现象产生的内在机理为不锈钢金属合金本身会在表面破坏时，产生一层薄薄的氧化层以防止...
2022 年 第 18 期 安全与生产59MACHINE CHINA0 引言某型发动机高压涡轮轴轴承采用压紧大螺母固定，试车后多次出现螺母螺纹与高压涡轮轴螺纹咬死无法分解的问题。本文分析了热端大螺母不锈钢螺纹咬死问题的产生机理，制定防止咬死问题发生的措施，为深入探究发动机在特定情况下发生的螺纹咬死问题提供一般性经验和理论依照。1 热端螺纹咬死机理该螺母采取不锈钢材料，不锈钢螺纹耐腐蚀性好，但硬度相比来说较低，摩擦系数大，受力后易发生塑性变形，粘合性强易发生咬死。该现象产生的内在机理为不锈钢金属合金本身会在表面破坏时，产生一层薄薄的氧化层以防止更深入的损伤，当螺纹锁紧和拆卸时，螺纹牙间的相互运动产生压力和摩擦力，会破坏螺纹牙型上的氧化膜层，而摩擦力产生的热能会加剧接触面的损坏速度。氧化层持续破坏，当金属之间发生直接作用力，进而发生粘结现象。而不锈钢螺纹咬死的外部原因则包括多个角度，比如：螺纹牙型加工尺寸超差和表面粗糙度差，装配时有异物进入，润滑不到位或者润滑失效，旋入时发生偏心导致施力方向有偏斜，螺纹牙间未按轴线旋合（包括工装定位不合适、使用不正确），以及拧紧时过快或者拧紧力矩过大等。2 热端螺纹设计的基本要求发动机的高压涡轮位于燃烧室后，其自身温度比较高。发动机经历各种工作状态，涡轮部件在复杂的热负荷作用下，温度并不能稳定维持，会产生局部瞬时气温变化，必然导致配合处不同阶段产生不同量的变形。浅析热端螺母咬死机理与解决措施陈秋敏（中国航发成都发动机有限公司 四川 成都 610503）摘要：某型发动机高压涡轮轴与大螺母为螺纹连接的不锈钢零件，该螺纹咬死不能分解故障重复发生，采用破坏性机械切断。在探究该故障原因的过程中，查阅了有关的资料，分析不锈钢螺纹咬死不能分解存在材料、配合等内在原因和润滑、涂覆层、螺纹加工及装配等外在原因。针对内在原因，制定不一样的材料的螺纹连接副、设计合理的配合裕度等措施，以降低摩擦热应力对不锈钢螺纹表面的破坏，避免材料粘结发生；针对外在原因，选取合适的涂覆材料和润滑剂、制定螺纹加工控制要求、装配分解时的拧紧和工装定心要求等措施预防螺纹咬死问题的再次发生。关键词：螺纹咬死；粘结；热应力；摩擦虽然针对该问题并不能从温度控制方面降低螺纹咬死的风险，但可以证明特定的高温环境下螺纹咬死的概率相对较大。2.1 螺纹配合裕度某型发动机大螺母为直径为 M142×1.5 的内螺纹，安装在高压涡轮轴上，与高压涡轮轴外螺纹配合，位于涡轮盘盘心处，用于压紧高压涡轮盘。由于该型发动机涡轮部件内部冷却气流流路分布的原因，发生咬死的大螺母安装的位置为各级涡轮盘盘心温度最高处，螺母自身尺寸较大，工作时候的温度和载荷环境较恶劣。考虑到热端部件的工作环境对螺纹咬死的促进机理，在设计之初给出较大的螺纹配合裕度，切断的高压涡轮轴和螺母见 图 1、图 2 和表 1。特殊螺纹未给出螺纹公差等级，按 GB/T 197-2003普通螺纹公差，内螺纹公差是镀银前 H6，对应中径公差 +0.25/0，公差带 0.25mm；外螺纹的公差等级是 6 级，对应公差带 0.19mm，公差位置没有接近的基础标准值，最大的基础标准值是 -0.067mm，需再减去 0.063mm 才接近标注的基本偏差 -0.13mm。因此配合最接近的是6H/6e（实际间隙更大），属于很大间隙的螺纹配合图 1 高压涡轮轴和螺母横截面切断组件螺母螺母银层切断口高压涡轮轴48- 70 安全与生产 22年 6月下 第18期d 59 2022/8/29 22:27:13
