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摘要：描述了某型辅助动力装置起动直流电动机在试验过程中渗油孔漏油的故障现象，介绍了故障检查及排除过程，分析了故障产生的根本原因，提出了预防措施，电机渗油的主要原因是小端盖的孔深度以及滑动衬套外径尺寸控制不合格所致。本文对辅助动力装置起动直流电动机的修理具有一定参考价值。
关键词：辅助动力装置；起动直流电动机；小端盖；滑动衬套；漏油
Keywords：APU；starting DC motor；small end cover；sliding bushing；oil leakage
0 引言
起動直流电动机是辅助动力装置（APU）的重要组成部分，属于APU起动系统，其功用是保证APU的起动及燃油在燃烧室中点火。若起动直流电动机工作不正常，将导致APU起动不正常或点火装置点火不正常，从而影响 APU的工作可靠性，严重时将危及飞行安全。
1 故障现象
某型APU起动直流电动机在修理试验过程中发现，起动直流电动机端盖组件和小端盖结合密封部位漏油，从渗油孔渗出黑色油迹，试验结果超过技术文件中规定的每分钟不多于1滴的要求，即在起动直流电动机额定电压、油路压力既定及额定工作时间的条件下，起动直流电机渗漏油流量超出规定值，说明电机轴封性能不能够满足产品的试验要求和技术标准。
2 工作原理
起动直流电动机在APU中的作用是：按压“起动”按钮后，接通控制盒电子电路，电机开始转动，接通点火装置，带转空气发生器。起动直流电动机里固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，磁场方向将改变，此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，线圈上的电流方向也改变，而产生的洛伦兹力方向不变，因此电机能保持一个方向转动。电枢线圈中感应到的交变电动势在换向器配合电刷的换向作用下，从电刷端引出时变为直流电动势。感应电动势的方向由右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指指向导体中感应电动势的方向），导体受力方向由左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个力矩，该力矩在旋转电机里称为电磁转矩，方向为逆时针方向，当电磁转矩克服了电枢上的阻转矩（如由摩擦引起的阻转矩以及其他负载转矩），电枢就沿逆时针方向旋转，从而使输入的直流电能转换成转子轴上输出的机械能。起动直流电动机原理如图1所示。
3 故障分析与排除
根据故障现象，综合考虑引起故障的各种原因，形成关联图（见图2）。
3.1 故障原因定性排查
根据图2中罗列的原因，故障源集中在试验器或起动直流电动机产品上，需要一一排除。经分析，按照“先外部、后内部；先试验器，后产品”的原则进行排查。
1）设备泄漏。静态检查设备外观，设备连接正确，无漏油、漏气现象；设备运转过程中进行检查，仍无上述故障现象；检查设备定检情况，记录完整。可判断设备泄漏不是引起故障的原因。
2）油液污染度超标、油液温度低粘度大。取样试验器中的油液介质进行化验，结果满足技术文件规定的等级和污染防控要求，且在一定温度下检查油液密度合格；检查试验器油液取样的化验情况，记录完整。可判断油液污染度超标、油液温度低粘度大不是引起故障的原因。
3）试验系统内出现多余物堵塞、油液污染。检查试验器油滤、油泵等定检情况，未出现机械破损、磨损的故障现象，排除试验系统内出现多余物堵塞、油液污染等故障因素。
4）结合面上的污物清理不彻底。电机修理时，若结合面上的污物清理不彻底，多余润滑脂等污物积聚在轴封、端盖、结合面等处，在压差作用下会从间隙处向外漏油。分解检查产品表面，无多余润滑脂污染情况，排除污物清理不彻底的故障因素。
5）密封胶选用不当。经检查质量记录，现场电机密封使用密封胶为乐泰609零件固持胶，且在有效期内，符合技术文件要求。
6）密封件方向装反。分解检查电机轴封部位，密封件的装配方向与技术文件要求一致，排除密封件方向装反故障因素。
7）油室内压增大，通气孔堵塞。电机运行时由于风扇作用会产生一定负压，增大了油室内外压差，油室与外界虽设有通气孔进行压差平衡，但在使用过程中该孔易被堵塞，使油室内压增大造成漏油。检查电机通气孔路，清洁无堵塞，排除通气孔堵塞的故障因素。
8）电机内部润滑脂被污染。电机内部润滑脂被污染将使油质变质，导致油室内油压增大，压差导致端盖组件和小端盖结合密封部位漏油。分解检查产品表面的污染情况，无润滑脂污染情况，排除润滑脂被污染故障因素。
9）分解电机轴封部位，检查鞍型弹性垫圈、垫圈、滑动衬套，均未见异常。
10）密封件破损。分解滑动衬套处密封圈，发现密封圈与滑动衬套内接触面严重磨损，由圆弧型面磨损为平面，判断是滑动衬套装配时密封圈挤压到衬套内接触面，在滑动衬套转动时密封圈出现磨损，导致电机漏油，同时破损的密封圈渣随着油液流出。
11）小端盖Φ20mm孔与滑动衬套接触不好。经检查，小端盖Φ20mm孔与滑动衬套接触面存在划痕，判断为滑动衬套在小端盖内发生了异常转动，导致小端盖内出现划痕。
12）垫圈装配中心与轴不同心。在测量平台上使用千分表检查垫圈的端面跳动为0.006mm，在工艺范围内，排除垫圈装配与轴不同心、倾斜不平的原因。
综上分析，故障因素主要集中在电机轴封部位的滑动衬套与小端盖和密封圈部位，为电机轴封部位故障，导致电机试验时漏油。黑色油迹应为轴封部位密封圈磨损所致。下文采用微分测量法做进一步的分析。 3.2 故障原因定量排查
定量分析是对小端盖、滑动衬套及其配合部位进行具体尺寸测量，确定引起故障的具体部位。使用内径千分尺测量小端盖孔径，使用千分尺测量小端盖孔深、滑动衬套高度、滑动衬套外径（沿圆周测量4点，取平均值），并将测量结果与设计图样进行比对，结果见表1。
由表1判断故障原因为小端盖孔深小于技术文件规定、滑动衬套外径大于技术文件规定（见图3）。
3.3 故障定位
综合定性、定量排查结果，从起动直流电动机设计说明书可知，小端盖孔深超差，滑动衬套外径超差，导致装配后滑动衬套因垫圈及鞍型弹性挡圈挤压受力，当起动直流电动机开始转动时，滑动衬套在小端盖内部转动异常吃力，造成与小端盖结合面的磨损，同时造成胶圈与滑动衬套接触面异常磨损，最终导致漏油故障发生，破损的密封圈渣随着油液流出。
因此，小端盖孔深超差、滑动衬套外径超差是导致电机漏油故障的根本原因。
3.4 故障排除
选配合格尺寸的滑动衬套进行装配，更換该台超差滑动衬套，测量滑动衬套外径尺寸为Φ19.90mm。将该台的小端盖以轴承装配面为基准，机加工深度至8.7±0.05mm并进行阿诺丁氧化。更换鞍型弹性垫圈、密封圈、垫圈。在试验器上对起动直流电动机进行试验，无漏油故障现象，满足技术文件规定，排故措施有效。
4 预防措施和建议
1）按设计图样要求检查测量滑动衬套、小端盖尺寸，保证尺寸满足要求，对发现的磨损、毛刺、压坑等故障进行排除。
2）按照污染防控要求，每次试验时对油液进行化验。
3）装配后和试验前检查清理电机通气孔。
4）轴承装配时，注意润滑脂涂抹应均匀，无多余润滑脂溢出，防止油脂污染电机轴封部位。
5 结论
这是一起因滑动衬套、小端盖尺寸选配不当造成起动直流电动机漏油的故障，通过原理分析、现场实践、措施验证对故障进行了排除。对于难度大、系统复杂的故障，要尊重科学、实事求是，通过原理分析和现场实践，运用测量和试验数据，识别引起故障的根本原因，制定措施排除故障。
关键词：辅助动力装置；起动直流电动机；小端盖；滑动衬套；漏油
Keywords：APU；starting DC motor；small end cover；sliding bushing；oil leakage
0 引言
起動直流电动机是辅助动力装置（APU）的重要组成部分，属于APU起动系统，其功用是保证APU的起动及燃油在燃烧室中点火。若起动直流电动机工作不正常，将导致APU起动不正常或点火装置点火不正常，从而影响 APU的工作可靠性，严重时将危及飞行安全。
1 故障现象
某型APU起动直流电动机在修理试验过程中发现，起动直流电动机端盖组件和小端盖结合密封部位漏油，从渗油孔渗出黑色油迹，试验结果超过技术文件中规定的每分钟不多于1滴的要求，即在起动直流电动机额定电压、油路压力既定及额定工作时间的条件下，起动直流电机渗漏油流量超出规定值，说明电机轴封性能不能够满足产品的试验要求和技术标准。
2 工作原理
起动直流电动机在APU中的作用是：按压“起动”按钮后，接通控制盒电子电路，电机开始转动，接通点火装置，带转空气发生器。起动直流电动机里固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，磁场方向将改变，此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，线圈上的电流方向也改变，而产生的洛伦兹力方向不变，因此电机能保持一个方向转动。电枢线圈中感应到的交变电动势在换向器配合电刷的换向作用下，从电刷端引出时变为直流电动势。感应电动势的方向由右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指指向导体中感应电动势的方向），导体受力方向由左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢的一个力矩，该力矩在旋转电机里称为电磁转矩，方向为逆时针方向，当电磁转矩克服了电枢上的阻转矩（如由摩擦引起的阻转矩以及其他负载转矩），电枢就沿逆时针方向旋转，从而使输入的直流电能转换成转子轴上输出的机械能。起动直流电动机原理如图1所示。
3 故障分析与排除
根据故障现象，综合考虑引起故障的各种原因，形成关联图（见图2）。
3.1 故障原因定性排查
根据图2中罗列的原因，故障源集中在试验器或起动直流电动机产品上，需要一一排除。经分析，按照“先外部、后内部；先试验器，后产品”的原则进行排查。
1）设备泄漏。静态检查设备外观，设备连接正确，无漏油、漏气现象；设备运转过程中进行检查，仍无上述故障现象；检查设备定检情况，记录完整。可判断设备泄漏不是引起故障的原因。
2）油液污染度超标、油液温度低粘度大。取样试验器中的油液介质进行化验，结果满足技术文件规定的等级和污染防控要求，且在一定温度下检查油液密度合格；检查试验器油液取样的化验情况，记录完整。可判断油液污染度超标、油液温度低粘度大不是引起故障的原因。
3）试验系统内出现多余物堵塞、油液污染。检查试验器油滤、油泵等定检情况，未出现机械破损、磨损的故障现象，排除试验系统内出现多余物堵塞、油液污染等故障因素。
4）结合面上的污物清理不彻底。电机修理时，若结合面上的污物清理不彻底，多余润滑脂等污物积聚在轴封、端盖、结合面等处，在压差作用下会从间隙处向外漏油。分解检查产品表面，无多余润滑脂污染情况，排除污物清理不彻底的故障因素。
5）密封胶选用不当。经检查质量记录，现场电机密封使用密封胶为乐泰609零件固持胶，且在有效期内，符合技术文件要求。
6）密封件方向装反。分解检查电机轴封部位，密封件的装配方向与技术文件要求一致，排除密封件方向装反故障因素。
7）油室内压增大，通气孔堵塞。电机运行时由于风扇作用会产生一定负压，增大了油室内外压差，油室与外界虽设有通气孔进行压差平衡，但在使用过程中该孔易被堵塞，使油室内压增大造成漏油。检查电机通气孔路，清洁无堵塞，排除通气孔堵塞的故障因素。
8）电机内部润滑脂被污染。电机内部润滑脂被污染将使油质变质，导致油室内油压增大，压差导致端盖组件和小端盖结合密封部位漏油。分解检查产品表面的污染情况，无润滑脂污染情况，排除润滑脂被污染故障因素。
9）分解电机轴封部位，检查鞍型弹性垫圈、垫圈、滑动衬套，均未见异常。
10）密封件破损。分解滑动衬套处密封圈，发现密封圈与滑动衬套内接触面严重磨损，由圆弧型面磨损为平面，判断是滑动衬套装配时密封圈挤压到衬套内接触面，在滑动衬套转动时密封圈出现磨损，导致电机漏油，同时破损的密封圈渣随着油液流出。
11）小端盖Φ20mm孔与滑动衬套接触不好。经检查，小端盖Φ20mm孔与滑动衬套接触面存在划痕，判断为滑动衬套在小端盖内发生了异常转动，导致小端盖内出现划痕。
12）垫圈装配中心与轴不同心。在测量平台上使用千分表检查垫圈的端面跳动为0.006mm，在工艺范围内，排除垫圈装配与轴不同心、倾斜不平的原因。
综上分析，故障因素主要集中在电机轴封部位的滑动衬套与小端盖和密封圈部位，为电机轴封部位故障，导致电机试验时漏油。黑色油迹应为轴封部位密封圈磨损所致。下文采用微分测量法做进一步的分析。 3.2 故障原因定量排查
定量分析是对小端盖、滑动衬套及其配合部位进行具体尺寸测量，确定引起故障的具体部位。使用内径千分尺测量小端盖孔径，使用千分尺测量小端盖孔深、滑动衬套高度、滑动衬套外径（沿圆周测量4点，取平均值），并将测量结果与设计图样进行比对，结果见表1。
由表1判断故障原因为小端盖孔深小于技术文件规定、滑动衬套外径大于技术文件规定（见图3）。
3.3 故障定位
综合定性、定量排查结果，从起动直流电动机设计说明书可知，小端盖孔深超差，滑动衬套外径超差，导致装配后滑动衬套因垫圈及鞍型弹性挡圈挤压受力，当起动直流电动机开始转动时，滑动衬套在小端盖内部转动异常吃力，造成与小端盖结合面的磨损，同时造成胶圈与滑动衬套接触面异常磨损，最终导致漏油故障发生，破损的密封圈渣随着油液流出。
因此，小端盖孔深超差、滑动衬套外径超差是导致电机漏油故障的根本原因。
3.4 故障排除
选配合格尺寸的滑动衬套进行装配，更換该台超差滑动衬套，测量滑动衬套外径尺寸为Φ19.90mm。将该台的小端盖以轴承装配面为基准，机加工深度至8.7±0.05mm并进行阿诺丁氧化。更换鞍型弹性垫圈、密封圈、垫圈。在试验器上对起动直流电动机进行试验，无漏油故障现象，满足技术文件规定，排故措施有效。
4 预防措施和建议
1）按设计图样要求检查测量滑动衬套、小端盖尺寸，保证尺寸满足要求，对发现的磨损、毛刺、压坑等故障进行排除。
2）按照污染防控要求，每次试验时对油液进行化验。
3）装配后和试验前检查清理电机通气孔。
4）轴承装配时，注意润滑脂涂抹应均匀，无多余润滑脂溢出，防止油脂污染电机轴封部位。
5 结论
这是一起因滑动衬套、小端盖尺寸选配不当造成起动直流电动机漏油的故障，通过原理分析、现场实践、措施验证对故障进行了排除。对于难度大、系统复杂的故障，要尊重科学、实事求是，通过原理分析和现场实践，运用测量和试验数据，识别引起故障的根本原因，制定措施排除故障。