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摘要：为监控产品使用工作状态，航空传动系统需要定期进行滑油光谱分析，用来检测滑油中各种微量元素的含量，如果某一元素超过规定极限值和增长梯度超标，那么说明产品内部存在着异常磨损。异常的磨损是由零件微动磨损、齿轮擦伤和润滑不良等多种原因引起，这种磨损在一段时间内，可能不会造成传动突然失效，但长期使用后，会使零件尺寸发生变化，形成故障隐患。
关键词：传动系统；分析；磨损；擦伤
1.滑油光谱分析元素种类和采样
1.1概述
航空传动系统产品一般需要定期进行滑油光谱分析，其目的是通过检查滑油中金属含量值，对发动机滑油系统部附件进行监控，及时发现和预报故障，保障飞行安全。如果金属含量值在规定值以内，且稳定，则说明产品工作正常；如果金属含量值超标，且增长梯度明显，则需要对产品加强监控或分解检査。
1.2元素类别
滑油光谱分析中的元素通常为12种，其中的Fe、AL、Cu、Mg、Cr、Ag、Ti为重要元素，Zn、Cd、Si、Pb、Sn为参考元素。
1.3采样方法和要求
发动机通常采样部位为滑油箱放油口，减速器为磁性屑末探测器处，附件传动机匣为放油口处。用洁净的有刻度的塑料瓶（一般为100m1）采样，采样必须在飞行后或发动机地面开车停车后的20分钟内，補加滑油前进行。从放油口取样，放掉不少于50ml滑油后采集。正常情况下，采样量不少于80m1，特殊情况下，根据指令要求进行。
1.4采样注意事项
采样由专人负责，按照指令卡片和采样规定实施，采样后检查滑油量，必要时补加滑油。如果超出规定采样时间，则须起动发动机进入慢车状态，并在此状态下工作5分钟以上方可进行采样。采样瓶为1次性使用，采样后应登记必要的信息，包括飞机号、发动机号、采样日期、产品工作时间、滑油工作时间、滑油消耗率、采样部位和采样原因等。基于产品结构、特性和用途的不同，不同的产品滑油光谱分析所要求监控的金属元素种类是不同的，标准也不一样，对于发动机产品，元素种类相对较多；对于减速器产品，元素种类相对较少。滑油光谱金属含量的标准通常由浓度告警值、浓度极限值和浓度增长率极限值组成。一般而言，超出浓度告警值，需要加强滑油监控和检查，采取更换滑油等措施；超出浓度极限值或浓度增长率异常值，则产品应返厂检查，某型发动机的标准见下表1，某型主减速器和尾减速器标准见下表2
3.滑油光谱金属含量超标的原因和影响性分析
航空传动系统内部主要由机匣壳体、齿轮、轴承和紧固件等组成，依靠齿轮等摩擦副实现扭矩和转速的传递，摩擦副在工作中会产生原子和分子级的微粒，这些微粒正是滑油光谱中的金属元素来源。总之，摩擦产生微粒，微粒进入滑油中，在滑油光谱分析中能够反映出来。
3.1原因分析
根据早期经验，滑油中的产生金属微粒的主要原因有齿轮擦伤、紧固松动、轴承游隙不合格和载荷偏大等。齿轮作为传动系统主要零件，承受较大的工作载荷，齿面在高压力作用下，依靠滑油进行润滑和冷却，实现热平衡。如果齿面齿形加工不合格，齿轮副啮合时齿面会压力急剧增加，润滑油膜厚度变小会造成齿面擦伤，产生微粒，进入滑油中。如果在装配时，螺母没有达到力矩规定要求，都使得螺母扭紧力矩下降，那么零部件之间产生相对微动，并相互摩擦产生金属微粒，使得滑油中金属元素含量超标。如果装配时调整垫的厚度选择不当，造成轴承装配间隙减小或加大。在高速滚动时，间隙小或没有间隙造成轴承供油不足或贫油润滑，使得油膜厚度减小；间隙过大，轴承容易受到冲击负荷，造成微小裂纹甚至崩裂，这样就加速了摩擦并产生金属屑。上述两种情况使得滑油金属微量元素超标，如不及时处理，继续工作，将产生大的磨损使轴承丧失精度，产生过高的温升使工作表面发生烧伤，振动和噪声增大，最终使轴承丧失规定的性能指标而不能工作，严重的可造成重大事故。
3.2来源分析
某一金属元素微粒的来源主要依据产品装用零件的材料来确定，通常由技术部门分析产品结构、工作情况和复査零件牌号来确定。根据目前公司产品结构，一般而言，Fe元素主要来源于齿轮、轴承和（铁基）紧固件；A1元素主要来源于轴承衬套、机匣和叶轮等零件；Cu元素主要来源于垫片、衬套和轴承保持架；Mg元素主要来源于机匣、支撑件和端盖等零件；Ag元素主要来源于轴承保持架、花键齿面镀层；Cr元素主要来源于齿轮、轴等含Cr的合金钢材料零件。
3.3影响性分析
产品滑油光谱金属含量值发生变化，反映了内部工作状态的改变，产品内部可能出现了异常磨损，这种磨损属于微动磨损，由小的相对运动形成，不同于快速或剧烈的磨损，后者产生大量的金属屑。对于滑油光谱金属含量超标间题要足够重视，如不及时处理，继续工作，在工作载荷的作用下，零件或轴承受到冲击负荷，造成剥落，磨损加剧。这样使零件和轴承损坏或失效，将导致产品功能失效，从而危及飞行安全。
4.滑油光谱金属含量超标处置措施
一般而言，滑油光谱金属含量超标是渐进的磨损过程，不会立即影响产品性能。发现滑油光谱金属含量超标后，首次超标可以更换滑油，加强监控，缩短采样分析时间。如果含量值增长梯度较小，且不超出文件规定值，则可以暂时监控使用；如果含量值增长梯度较大，且超出文件规定值，则考虑对产品进行检查以确定问题的来源。产品滑油光谱监控发现检测结果超过监控指标时，要根据“专家系统”诊断建议，结合产品实际情况，综合确定产品能否继续使用，实际应用中要注意以下问题。
1）重要元素超过规定的浓度警告值或浓度增长率极限值，要地面开车后重新采样分析，以确定滑油光谱分析数据的准确性；
2）验证确认重要元素浓度警告值或浓度増长率极限值超过规定后，应同时检查滑油中磨粒，如大于20微米磨粒浓度超过规定，应停用发动机，如大于20微米磨粒浓度未超过规定，可检查产品油滤、磁塞、金属屑信号器和产品性能参数，若发现有不符合规定的情况，则产品停用；如未见异常，产品列入监控使用，监控周期一般为5个飞行日；
3）对列入监控使用的产品，监控期间内，磨粒检测未超出规定，检査油滤、磁塞、金属屑信号器和产品性能参数无异常，则监控解除产品恢复正常使用；
4）新品或翻修产品首次25小时定检时更换滑油，以排除磨合对产品滑油光谱监控的影响；新品或翻修产品使用25小时内，重要元素首次超过警告值而未超过极限值，其它检查无异常时，可以更换滑油后监控使用；
5）参考元素超过浓度极限值，而重要元素未超过规定监控指标，可以更换滑油后继续监控使用。
参考文献：
[1]刘鸿文《材料力学》高等教育出版社
[2]《中国航空材料手册》中国标准出版社
关键词：传动系统；分析；磨损；擦伤
1.滑油光谱分析元素种类和采样
1.1概述
航空传动系统产品一般需要定期进行滑油光谱分析，其目的是通过检查滑油中金属含量值，对发动机滑油系统部附件进行监控，及时发现和预报故障，保障飞行安全。如果金属含量值在规定值以内，且稳定，则说明产品工作正常；如果金属含量值超标，且增长梯度明显，则需要对产品加强监控或分解检査。
1.2元素类别
滑油光谱分析中的元素通常为12种，其中的Fe、AL、Cu、Mg、Cr、Ag、Ti为重要元素，Zn、Cd、Si、Pb、Sn为参考元素。
1.3采样方法和要求
发动机通常采样部位为滑油箱放油口，减速器为磁性屑末探测器处，附件传动机匣为放油口处。用洁净的有刻度的塑料瓶（一般为100m1）采样，采样必须在飞行后或发动机地面开车停车后的20分钟内，補加滑油前进行。从放油口取样，放掉不少于50ml滑油后采集。正常情况下，采样量不少于80m1，特殊情况下，根据指令要求进行。
1.4采样注意事项
采样由专人负责，按照指令卡片和采样规定实施，采样后检查滑油量，必要时补加滑油。如果超出规定采样时间，则须起动发动机进入慢车状态，并在此状态下工作5分钟以上方可进行采样。采样瓶为1次性使用，采样后应登记必要的信息，包括飞机号、发动机号、采样日期、产品工作时间、滑油工作时间、滑油消耗率、采样部位和采样原因等。基于产品结构、特性和用途的不同，不同的产品滑油光谱分析所要求监控的金属元素种类是不同的，标准也不一样，对于发动机产品，元素种类相对较多；对于减速器产品，元素种类相对较少。滑油光谱金属含量的标准通常由浓度告警值、浓度极限值和浓度增长率极限值组成。一般而言，超出浓度告警值，需要加强滑油监控和检查，采取更换滑油等措施；超出浓度极限值或浓度增长率异常值，则产品应返厂检查，某型发动机的标准见下表1，某型主减速器和尾减速器标准见下表2
3.滑油光谱金属含量超标的原因和影响性分析
航空传动系统内部主要由机匣壳体、齿轮、轴承和紧固件等组成，依靠齿轮等摩擦副实现扭矩和转速的传递，摩擦副在工作中会产生原子和分子级的微粒，这些微粒正是滑油光谱中的金属元素来源。总之，摩擦产生微粒，微粒进入滑油中，在滑油光谱分析中能够反映出来。
3.1原因分析
根据早期经验，滑油中的产生金属微粒的主要原因有齿轮擦伤、紧固松动、轴承游隙不合格和载荷偏大等。齿轮作为传动系统主要零件，承受较大的工作载荷，齿面在高压力作用下，依靠滑油进行润滑和冷却，实现热平衡。如果齿面齿形加工不合格，齿轮副啮合时齿面会压力急剧增加，润滑油膜厚度变小会造成齿面擦伤，产生微粒，进入滑油中。如果在装配时，螺母没有达到力矩规定要求，都使得螺母扭紧力矩下降，那么零部件之间产生相对微动，并相互摩擦产生金属微粒，使得滑油中金属元素含量超标。如果装配时调整垫的厚度选择不当，造成轴承装配间隙减小或加大。在高速滚动时，间隙小或没有间隙造成轴承供油不足或贫油润滑，使得油膜厚度减小；间隙过大，轴承容易受到冲击负荷，造成微小裂纹甚至崩裂，这样就加速了摩擦并产生金属屑。上述两种情况使得滑油金属微量元素超标，如不及时处理，继续工作，将产生大的磨损使轴承丧失精度，产生过高的温升使工作表面发生烧伤，振动和噪声增大，最终使轴承丧失规定的性能指标而不能工作，严重的可造成重大事故。
3.2来源分析
某一金属元素微粒的来源主要依据产品装用零件的材料来确定，通常由技术部门分析产品结构、工作情况和复査零件牌号来确定。根据目前公司产品结构，一般而言，Fe元素主要来源于齿轮、轴承和（铁基）紧固件；A1元素主要来源于轴承衬套、机匣和叶轮等零件；Cu元素主要来源于垫片、衬套和轴承保持架；Mg元素主要来源于机匣、支撑件和端盖等零件；Ag元素主要来源于轴承保持架、花键齿面镀层；Cr元素主要来源于齿轮、轴等含Cr的合金钢材料零件。
3.3影响性分析
产品滑油光谱金属含量值发生变化，反映了内部工作状态的改变，产品内部可能出现了异常磨损，这种磨损属于微动磨损，由小的相对运动形成，不同于快速或剧烈的磨损，后者产生大量的金属屑。对于滑油光谱金属含量超标间题要足够重视，如不及时处理，继续工作，在工作载荷的作用下，零件或轴承受到冲击负荷，造成剥落，磨损加剧。这样使零件和轴承损坏或失效，将导致产品功能失效，从而危及飞行安全。
4.滑油光谱金属含量超标处置措施
一般而言，滑油光谱金属含量超标是渐进的磨损过程，不会立即影响产品性能。发现滑油光谱金属含量超标后，首次超标可以更换滑油，加强监控，缩短采样分析时间。如果含量值增长梯度较小，且不超出文件规定值，则可以暂时监控使用；如果含量值增长梯度较大，且超出文件规定值，则考虑对产品进行检查以确定问题的来源。产品滑油光谱监控发现检测结果超过监控指标时，要根据“专家系统”诊断建议，结合产品实际情况，综合确定产品能否继续使用，实际应用中要注意以下问题。
1）重要元素超过规定的浓度警告值或浓度增长率极限值，要地面开车后重新采样分析，以确定滑油光谱分析数据的准确性；
2）验证确认重要元素浓度警告值或浓度増长率极限值超过规定后，应同时检查滑油中磨粒，如大于20微米磨粒浓度超过规定，应停用发动机，如大于20微米磨粒浓度未超过规定，可检查产品油滤、磁塞、金属屑信号器和产品性能参数，若发现有不符合规定的情况，则产品停用；如未见异常，产品列入监控使用，监控周期一般为5个飞行日；
3）对列入监控使用的产品，监控期间内，磨粒检测未超出规定，检査油滤、磁塞、金属屑信号器和产品性能参数无异常，则监控解除产品恢复正常使用；
4）新品或翻修产品首次25小时定检时更换滑油，以排除磨合对产品滑油光谱监控的影响；新品或翻修产品使用25小时内，重要元素首次超过警告值而未超过极限值，其它检查无异常时，可以更换滑油后监控使用；
5）参考元素超过浓度极限值，而重要元素未超过规定监控指标，可以更换滑油后继续监控使用。
参考文献：
[1]刘鸿文《材料力学》高等教育出版社
[2]《中国航空材料手册》中国标准出版社