轴支撑与润滑

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第七章 发动机总体结构,第一节 受力分析,第二节 支承方,案,第三节 联轴器,第四节 支承结构,第五节 承力系统,第一节 发动机的受力分析,发动机部件所受作用力,轴向力和发动机的推力,一、发动机部件所受作用力,1.1 作用力的分类,1 气体力、力矩,在气流通道内，由于气流的速度，压力，方向变化对作用零件产生的力。,叶片，进气道，喷口，火燃筒。,一、发动机部件所受作用力,1.1 作用力的分类,2 惯性力、力矩,旋转或机动飞行时由于质量所产生的力,叶片，盘等旋转件上的惯性力,作用在转子上的惯性力矩或力偶,一、发动机部件所受作用力,1.1 作用力的分类,3 热应力,相邻的不同材料在相同温度下；,工作环境温度梯度不同时可产生；,机匣的安装边处,火燃筒,加力燃烧室,一、发动机部件所受作用力,风扇叶片,一、发动机部件所受作用力,高压压气机盘,尾喷口,一、发动机部件所受作用力,一、发动机部件所受作用力,燃烧室,一、发动机部件所受作用力,1.2 力的传递,零件内力,零件内部平衡不向外传。热应力、轮盘应力等。,零件外传力,机动飞行时的惯性力、惯性力矩、不平衡力 气动力和重量。,一、发动机部件所受作用力,1.2 力的传递,发动机内力,不传给飞机的力：气动力矩、部分轴向力 。,发动机外传力,推力，重量，机动飞行时的惯性力 力矩。,二、轴向力和发动机的推力,2.1各部件轴向力分布及推力的计算,推力等于所有部件轴向,力,之和,2.2转子轴向力及卸(减)荷措施,卸荷为什么不会影响推力,2.3涡轮与压气机轴向力不同,为什么？,二、轴向力和发动机的推力,二、轴向力和发动机的推力,2.4 大涵道比风扇发动机,风扇向前轴向力小于涡轮向后轴向力,主轴承的周向力向后,2.5 作用在发动机上的力矩,气动力矩是不传给飞机的；,压气机，涡轮中相应的动叶和静叶上气动力矩相等,各转子上力矩相等,二、轴向力和发动机的推力,二、轴向力和发动机的推力,第二节 转子支承方案,内容：,转子的结构形式,确定转子支承的位置,所使用轴承的类型和联轴器的选取,作用：,承受转子上各种负荷,气动力、重力、惯性力,外传，最后传到安装节。,2.1 单转子的支承方案,两支点（1-1-0）,威派尔 Viper (RR,公司),涡喷六（WP-6）发动机,带有加力燃烧室的单转子涡喷发动机,（中国）,用于,歼六 强五,使用WP-6发动机的飞机,歼敌机FJ-6,强敌机A-5,2. 1 单转子的支承方案,三支点 （1-2-0） 涡喷-6 (WP-6),雅克-15,米格-9,-20发动机,苏联制造,用于,米格-9（前苏联）,2.1 单转子的支承方案,四支点（1-3-0）-20,2. 1 单转子的支承方案,浮动套齿联轴器,2. 1 单转子的支承方案,两支点方案特点,适用于刚性转子,一般情况下后支点位于涡轮前,缩短转子长度,提高轴的刚度,支点环境温度高,后支点位于涡轮后,转子支点间跨度加大,2.1 单转子的支承方案,三支点方案特点,适用于轴向尺寸大的转子,必须解决“三点共线”问题,采用柔性联轴器,提高转子、支承的加工精度,波音747，767飞机的动力,2.2 双转子支承方案,HP 1-1-0 LP 0-1-1,（1962年开始研制）,波音B-777大型双发客机动力,2.2 双转子支承方案,HP 1-1-0 LP 0-2-1,（1982年12月8日 宣布研制）,2.2 双转子支承方案,普惠（PW）公司发动机支承方案特点,高压转子采用 1-1-0,转子短,刚性好,效率高,低压转子后支点放置涡轮后,转子跨度大,动力特性差,V2500,（美，英，德，意，日1974年开始研制）,波音B-737中型双发客机,2.2 双转子支承方案,HP 1-0-1 LP 0-2-1,F404,2.2 双转子支承方案,中介轴承的使用（GE公司）,中介轴承一般为滚棒轴承 。,减小转子长度。,节省一个承力框架，降低发动机重量。,轴承的供油、封严、安装困难。,转子间的动力影响较大。,2.2 双转子支承方案,HP 0-2-0 LP 1-2-0,2.3 三转子支承方案,HP 1-0-1 I P 1-2-1 LP 0-2-1,RB199,2.4 滚珠轴承位置,一般原则,1.尽可能不放在涡轮附近；,2.相对安装节轴向位移最小处；,3.在双支点中均放在压气机之前；,4.在三支点中大多数放在压气机之后。,2.4 滚珠轴承位置,F404,2.4 滚珠轴承位置,V2500,2.4 滚珠轴承位置,RB199,作 业,根据图册或补充讲义附图,分析F404和V2500发动机转子支承方案形式及特点,要求画出支承简图,第三节 联轴器,将涡轮轴与压气机轴联接起来的组件称为联轴器。,作用：,传扭，传轴向力，传径向力-起支点作用。,形式：,刚性，柔性。,V2500低压 转子,3.1 刚性联轴器,1 套齿式联轴器,双圆柱面定心,套齿传扭,大螺母承受轴向力,V2500低压 转子,3.1 刚性联轴器,V2500低压联轴器,3.1 刚性联轴器,2 精密螺栓联轴器,双圆柱面定心,螺栓传扭及轴向力,F404高压转子,F404高压转子,3.1 刚性联轴器,3.1 刚性联轴器,3 圆弧端齿联轴器,“圆弧”定心,端齿传扭,螺栓传递轴向力,3.2 柔性联轴器,WP8 低压联轴器,3.2 柔性联轴器,3.2 柔性联轴器,WP6低压联轴器,3.2 柔性联轴器,WP7球形接头套齿联轴器,第四节 支承结构,1. 轴承设计,常用滚棒轴承和滚珠轴承,径向尺寸大，轴向尺寸小，可以短期缺油，损耗小,工作温度可到300,高速轴承即DN值很大1,000,000,离心力和摩擦力大，要求润滑和冷却良好,滚棒为特轻，滚珠为轻,第四节 支承结构,2.,设计方法和结构特点,双排滚珠轴承并用：,可承受大的轴向负荷,但应解决均载问题。,第四节 支承结构,2.,设计方法和结构特点,轴承在高温下工作：,隔热衬套,环内开槽,内环供油,喷油冷缺。,RB199,第四节 支承结构,第四节 支承结构,第四节 支承结构,2.,设计方法和结构特点,滚珠滚棒轴承并用：,滚珠承受轴向力,滚棒承受径向力,GE90,第四节 支承结构,第四节 支承结构,3. 供油方式：,直射喷油,轴下供油,甩油盘,第四节 支承结构,4. 封严方式：,篦齿封严,端面石墨密封,浮动环式封严,螺纹式封严,第四节 支承结构,蓖齿封油,蓖齿封气,第四节 支承结构,石墨块,端面石墨密封,第四节 支承结构,端面石墨封严,第四节 支承结构,螺纹式封严,第四节 支承结构,刷式封严,第四节 支承结构,浮动环封油,第四节 支承结构,5. 轴承的滑蹭,原因：,负荷少；,转速高；,工况变化大；,中介轴承易发生打滑。,消除打滑的方法：,减少阻力,增加拖动力,第四节 支承结构,6. 带弹性支座挤压油膜轴承,第五节 承力系统,7.承力框架：,转子支点的负荷通过气流通道传到外机匣(承力壳体)的构件称为承力框架。,利用静子叶片传力,通过涡轮导向器传力,级间机匣传力,涡轮后轴承机匣,F404,RB199,第五节 承力系统,8.安装节,发动机与飞机连接点,并将发动机的负荷传到飞机。,第五节 承力系统,第五节 承力系统,