直機(jī)第二講4總體結(jié)構(gòu)

1、第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)1 發(fā)動(dòng)機(jī)受力各部件受力2 聯(lián)軸器剛、柔性3 支承方案轉(zhuǎn)子支承特點(diǎn)4 支承結(jié)構(gòu)軸承、 供油$封油5 傳轉(zhuǎn)、靜子力傳至機(jī)匣主安裝節(jié)11 發(fā)動(dòng)機(jī)受力 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)力（不外傳）:氣動(dòng)力矩（扭矩）壓氣機(jī)，渦輪中相應(yīng)的動(dòng)葉和靜葉上氣動(dòng)力矩 相等 部分氣動(dòng)力（軸向力） 熱應(yīng)力21 發(fā)動(dòng)機(jī)受力 發(fā)動(dòng)機(jī)的推力（不考慮發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)力） 推力等于所有部件軸向力之和 通過(guò)安裝節(jié)傳遞給飛機(jī)推力各部件軸向力分布?jí)簹鈾C(jī)向前擴(kuò)壓器向前燃燒室向前渦輪尾噴口機(jī)匣尾噴口尾椎向前31 發(fā)動(dòng)機(jī)受力轉(zhuǎn)子部件軸向力分布施加給軸承 向前力：風(fēng)扇葉片、增壓級(jí)葉片、高壓壓氣機(jī)葉片向前 力：渦輪葉片41 發(fā)動(dòng)機(jī)受力外傳力（傳遞給飛

2、機(jī)的力）ll 一部分氣動(dòng)力（軸向力） 發(fā)動(dòng)機(jī)推力ll 發(fā)動(dòng)機(jī)重量（慣性力）ll 機(jī)動(dòng)飛行時(shí)的慣性力矩（彎曲力矩）上述三類(lèi)通過(guò)安裝節(jié)傳給飛機(jī)51 發(fā)動(dòng)機(jī)受力 作用在轉(zhuǎn)子的軸向力(考慮卸荷）現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)支承特點(diǎn)早期發(fā)動(dòng)機(jī)支承特點(diǎn)6低壓軸承推力降低系統(tǒng)軸承卸荷腔軸承卸荷腔HP空氣自燃燒室外機(jī)匣出口接頭并通過(guò)兩個(gè)管到1號(hào)和2號(hào)支板 孔 通到一個(gè)盒形件中（黑色）。在短軸前部形成 作用力。這樣就有效地抵消了軸承上向前的負(fù)載。第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)1 發(fā)動(dòng)機(jī)的受力2 聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器 柔性聯(lián)軸器3 轉(zhuǎn)子支承方案4 支承結(jié)構(gòu)5 傳82 聯(lián)軸器聯(lián)軸器：聯(lián)接渦輪軸與壓氣機(jī)軸的組件。 作用：傳扭，傳軸向力，支點(diǎn)作用

3、 形式：剛性、 柔性92.1 剛性聯(lián)軸器 特點(diǎn)：剛性連接，工作時(shí)不不對(duì)中 常見(jiàn)結(jié)構(gòu)： a)套齒式聯(lián)軸器 b)精密螺栓聯(lián)軸器 c)圓弧端齒聯(lián)軸器102.1 剛性聯(lián)軸器a) 套齒式聯(lián)軸器雙圓柱面定心套齒傳扭大螺母承受軸向力北航飛行學(xué)院14-3-16112.1 剛性聯(lián)軸器 a)套齒式聯(lián)軸器 雙圓柱面定心 套齒傳扭 大螺母承受軸向力12V2500風(fēng)扇軸連接V2500渦輪軸連接2.1 剛性聯(lián)軸器PW4000低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器152.1 剛性聯(lián)軸器 b)精密螺栓聯(lián)軸器 圓柱面定心 短螺栓聯(lián)接 傳遞扭矩和軸向力CFM56高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器2.1 剛性聯(lián)軸器 c)圓弧端齒聯(lián)軸器 利用圓弧端齒傳扭、定心 螺栓傳軸向力1

4、5RB199高壓轉(zhuǎn)子圓弧端齒聯(lián)軸器2.2 柔性聯(lián)軸器 特點(diǎn)：柔性連接，工作時(shí)一定的不對(duì)中， 常見(jiàn)結(jié)構(gòu)： a)浮動(dòng)套齒聯(lián)軸器 b)帶球形接頭的套齒聯(lián)軸器162.2 柔性聯(lián)軸器連接結(jié)構(gòu)a) 浮動(dòng)套齒聯(lián)軸器早期發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓轉(zhuǎn)聯(lián)軸器ll 浮動(dòng)套齒軸： 傳扭(齒隙較大的套齒襯套)ll 空心柔性長(zhǎng)螺釘： 傳軸向力， 適應(yīng)兩軸不同心ll 風(fēng)扇軸和風(fēng)扇襯套， 軸向力長(zhǎng)螺釘，拉緊螺栓，短軸（傳扭套齒），螺帽，低壓渦輪軸17 2.2 柔性聯(lián)軸器連接結(jié)構(gòu)三支點(diǎn)轉(zhuǎn)子支承方案采用柔性連軸器作為渦輪轉(zhuǎn)子前支點(diǎn)（傳徑向力）轉(zhuǎn)扭矩傳軸向力能適應(yīng)三支點(diǎn)不同心2.2 柔性聯(lián)軸器 b)帶球形接頭的套齒聯(lián)軸器 球面定位，一定不同心

5、套齒傳遞扭矩WP6發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器WP8帶球形接頭的套齒聯(lián)軸器19第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)1 發(fā)動(dòng)機(jī)的受力2 聯(lián)軸器3 轉(zhuǎn)子支承 轉(zhuǎn)子支承方案 軸承類(lèi)型 供油、封油4 支承結(jié)構(gòu)5 系統(tǒng)203.1 轉(zhuǎn)子支承方案轉(zhuǎn)子支承方案定義轉(zhuǎn)子支承方案類(lèi)型典型支承方案21轉(zhuǎn)子受力后變形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)受力：慣性力，振動(dòng)等情況粗短轉(zhuǎn)子抗變形能力強(qiáng)細(xì)長(zhǎng)轉(zhuǎn)子抗變形能力弱3.1 轉(zhuǎn)子支承方案約定： “”：壓氣機(jī)或渦輪“A、B、C”：支承點(diǎn)軸承的數(shù)目14-3-16北航飛行學(xué)院233.1 轉(zhuǎn)子支承方案設(shè)計(jì)要求和基本原則 轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承安放在靜子機(jī)匣（系統(tǒng)）中。 軸承支點(diǎn)承受轉(zhuǎn)子上各種負(fù)荷 氣動(dòng)軸向力 重力 不平衡慣性力 機(jī)動(dòng)飛行慣性力矩

6、24F119簡(jiǎn)圖3.1 轉(zhuǎn)子支承方案（單）轉(zhuǎn)子支承方案：110并列軸承：計(jì)數(shù)=1（一個(gè)支點(diǎn)）14-3-16北航飛行學(xué)院25由兩個(gè)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)：N1低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。N2高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。五個(gè)軸承位于中介機(jī)匣和渦輪機(jī)匣的滑油腔中。位于兩個(gè)密封的滑油腔內(nèi)。需要時(shí)時(shí)進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻。發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)框架3.1 轉(zhuǎn)子支承方案（雙）CFM56-­7 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)子支承方案：高壓：101低壓：021之間的短距離可以保證結(jié)構(gòu)剛性14-3-1626典型方案 PW低壓轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特征LP：0-­2-­1軸系抗變形能力弱有彎曲變形加強(qiáng)局部抗變形能力 盤(pán)軸連接采用“錐殼”結(jié)構(gòu) 前后支點(diǎn)接近“部件質(zhì)心”

7、 控制軸系變形 增加1個(gè)支點(diǎn)3.1 轉(zhuǎn)子支承方案典型方案 PW $ GEGE公司發(fā)動(dòng)機(jī)支承方案特點(diǎn)無(wú)中介軸承 雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 高壓轉(zhuǎn)子采用 1-­0-­1 轉(zhuǎn)子比PW的長(zhǎng) 剛性差 環(huán)境溫度低 使用中介軸承 中介軸承為滾棒28有中介軸承3.1 轉(zhuǎn)子支承方案分析1-­0-­11-­1-­0©© 2支點(diǎn)的支承方案高壓轉(zhuǎn)子PW4000CFM561-1-0 特點(diǎn)：©©支點(diǎn)跨度小、軸短©©渦輪軸頸受限于軸承©©軸承冷卻/潤(rùn)滑/密封困難1-0-1 特點(diǎn)：©

8、9;支點(diǎn)間跨度大、軸長(zhǎng)©©渦輪軸頸直徑大©©高壓渦輪后承力框架1、支承方案沒(méi)有“最好”的，只有“合理”的；2、一個(gè)轉(zhuǎn)子只能有一個(gè)支點(diǎn)采用滾珠軸承；3、滾珠軸承一般設(shè)計(jì)在冷端位置。3.1 轉(zhuǎn)子支承方案分析低壓轉(zhuǎn)子©© 3支點(diǎn)的支承方案0-­2-­11-­1-­10-­2-­1 特點(diǎn)：©©商用發(fā)動(dòng)機(jī)©©單級(jí)大風(fēng)扇、多級(jí)渦輪1-­1-­1 特點(diǎn)：©©軍用發(fā)動(dòng)機(jī)©©多級(jí)風(fēng)扇、單級(jí)渦輪典

9、型方案 GE 中介軸承的使用（GE公司） 中介軸承為滾棒軸承 節(jié)省一個(gè)框架，降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量 軸承的供油、安裝 轉(zhuǎn)子間的動(dòng)力影響較大無(wú)中介軸承有中介軸承313.1 轉(zhuǎn)子支承方案 設(shè)計(jì)要求和基本原則RR RR公司發(fā)動(dòng)機(jī)支承方案特點(diǎn) 三轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 支承方案復(fù)雜32某型發(fā)動(dòng)機(jī)：總體結(jié)構(gòu) 支承方案ll 低壓轉(zhuǎn)子：121ll 高壓轉(zhuǎn)子：10136某型發(fā)動(dòng)機(jī)：總體結(jié)構(gòu)nn 低壓轉(zhuǎn)子支承方案ll 低壓轉(zhuǎn)子：121某型發(fā)動(dòng)機(jī)：總體結(jié)構(gòu)nn 高壓轉(zhuǎn)子支承方案ll 高壓轉(zhuǎn)子：101某型發(fā)動(dòng)機(jī)：總體結(jié)構(gòu)nn 連接結(jié)構(gòu)（聯(lián)軸器）聯(lián)軸器聯(lián)軸器：聯(lián)接渦輪軸與壓氣機(jī)軸的組件。 作用：傳扭，傳軸向力，支點(diǎn)作用 形式：剛性、 柔性

10、37剛性聯(lián)軸器 特點(diǎn)：剛性連接，工作時(shí)不不對(duì)中 常見(jiàn)結(jié)構(gòu)： a)套齒式聯(lián)軸器 b)精密螺栓聯(lián)軸器 c)圓弧端齒聯(lián)軸器38剛性聯(lián)軸器a) 套齒式聯(lián)軸器雙圓柱面定心套齒傳扭大螺母承受軸向力北航飛行學(xué)院14-3-1639剛性聯(lián)軸器 a)套齒式聯(lián)軸器 雙圓柱面定心 套齒傳扭 大螺母承受軸向力40V2500風(fēng)扇軸連接V2500渦輪軸連接剛性聯(lián)軸器PW4000低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器432.1 剛性聯(lián)軸器 b)精密螺栓聯(lián)軸器 圓柱面定心 短螺栓聯(lián)接 傳遞扭矩和軸向力CFM56高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器2.1 剛性聯(lián)軸器 c)圓弧端齒聯(lián)軸器 利用圓弧端齒傳扭、定心 螺栓傳軸向力43RB199高壓轉(zhuǎn)子圓弧端齒聯(lián)軸器2.2 柔性聯(lián)軸

11、器 特點(diǎn)：柔性連接，工作時(shí)一定的不對(duì)中， 常見(jiàn)結(jié)構(gòu)： a)浮動(dòng)套齒聯(lián)軸器 b)帶球形接頭的套齒聯(lián)軸器442.2 柔性聯(lián)軸器 b)帶球形接頭的套齒聯(lián)軸器 球面定位，一定不同心 套齒傳遞扭矩WP6發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器WP8帶球形接頭的套齒聯(lián)軸器45 2.2 柔性聯(lián)軸器連接結(jié)構(gòu)三支點(diǎn)轉(zhuǎn)子支承方案采用柔性連軸器作為渦輪轉(zhuǎn)子前支點(diǎn)（傳徑向力）轉(zhuǎn)扭矩傳軸向力能適應(yīng)三支點(diǎn)不同心2.2 柔性聯(lián)軸器連接結(jié)構(gòu)a) 浮動(dòng)套齒聯(lián)軸器早期發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓轉(zhuǎn)聯(lián)軸器ll 浮動(dòng)套齒軸： 傳扭(齒隙較大的套齒襯套)ll 空心柔性長(zhǎng)螺釘： 傳軸向力， 適應(yīng)兩軸不同心ll 風(fēng)扇軸和風(fēng)扇襯套， 軸向力長(zhǎng)螺釘，拉緊螺栓，短軸（傳扭套齒），螺帽，低

12、壓渦輪軸47第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)1 發(fā)動(dòng)機(jī)的受力2 聯(lián)軸器3 轉(zhuǎn)子支承方案4 支承結(jié)構(gòu)軸承類(lèi)型典型支承結(jié)構(gòu) 軸承腔結(jié)構(gòu)系統(tǒng)傳力5 系統(tǒng)484.1軸承的14-3-16北航飛行學(xué)院49 軸承的4.1 軸承的 滾球軸承：承受軸向力和徑向力 每個(gè)轉(zhuǎn)子上只能有一個(gè)支點(diǎn)使用 位于低溫區(qū) 滾棒軸承：只承受徑向力 軸承支點(diǎn)承受轉(zhuǎn)子上各種負(fù)荷 氣動(dòng)力（軸向力） 重力（徑向力） 不平衡慣性力（徑向力） 機(jī)動(dòng)飛行慣性力矩（徑向力）50軸承的發(fā)展趨勢(shì)514.2 典型支撐結(jié)構(gòu)14-3-16北航飛行學(xué)院524.2 典型支撐結(jié)構(gòu)ØØ滾珠軸承ØØ彈性支承ØØ擠壓油

13、膜阻尼器ØØ端面石墨ØØ內(nèi)環(huán)供油彈性支座作用: 降低轉(zhuǎn)子支承剛性，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速，減少振動(dòng)。形式: 折返式彈性支座。在限幅環(huán)中充以滑油，形成了“帶擠壓油膜的彈性支座”14-3-16中石油培訓(xùn)北航534.2 典型支撐結(jié)構(gòu)北航飛行學(xué)院14-3-1656轉(zhuǎn)子平衡平衡：動(dòng)、靜平衡、減少慣性力引起的震動(dòng)轉(zhuǎn)子平衡4.3 典型密封 CMF-­56 發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承及軸承腔14-3-16574.3典型密封14-3-16北航飛行學(xué)院584.3 典型密封PW4000 軸承冷卻14-3-16北航飛行學(xué)院59加：低壓渦輪中的刷式2003/1160加：氣刷式

14、效果好 長(zhǎng)期工作后能保持性能 在高壓壓氣機(jī)后采用可使推力增加2%2003/1161氣篦齒14-3-1662第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)1 發(fā)動(dòng)機(jī)的受力2 聯(lián)軸器3 轉(zhuǎn)子支承方案4 支承結(jié)構(gòu)5 系統(tǒng)轉(zhuǎn)、靜子力傳至機(jī)匣主安裝節(jié)635系統(tǒng)轉(zhuǎn)子的連接 如何布置軸承更為合理？ 保證轉(zhuǎn)子在各轉(zhuǎn)速下工作 轉(zhuǎn)子支承方案的設(shè)計(jì)F119簡(jiǎn)圖645系統(tǒng)整體傳力過(guò)程ll 渦輪轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)聯(lián)軸器連接成一體聯(lián)軸器傳遞扭矩和軸向力ll 轉(zhuǎn)子軸向力通過(guò)滾球軸承傳遞到靜子件轉(zhuǎn)子支承方案ll 通過(guò)系統(tǒng)將負(fù)荷傳到外機(jī)匣系統(tǒng)ll 外機(jī)匣通過(guò)安裝節(jié)傳遞到飛機(jī)上655系統(tǒng) 將轉(zhuǎn)子支點(diǎn)（軸承）的負(fù)荷傳到外機(jī)匣的構(gòu)件稱(chēng)為系統(tǒng)（框架）。系統(tǒng)

15、位于氣流通道中l(wèi)l 利用靜子葉片傳力（進(jìn)氣整流葉片）ll 壓氣機(jī)/渦輪級(jí)間機(jī)匣傳力（擴(kuò)壓、燃燒室機(jī)匣）ll 渦輪后軸承機(jī)匣（至排氣整流支板至機(jī)匣）ll 通過(guò)渦輪導(dǎo)向器傳力(或內(nèi)有桿)F119665系統(tǒng)支點(diǎn)傳力路線(xiàn)nn 某型發(fā)動(dòng)機(jī)：支點(diǎn)傳力路線(xiàn)ll進(jìn)口導(dǎo)向器葉片，風(fēng)扇機(jī)匣，主安裝節(jié)ll風(fēng)扇后低壓兩個(gè)支點(diǎn)，高壓前支點(diǎn)，中介機(jī)匣，主安裝節(jié)ll渦輪高壓后支點(diǎn)，渦輪低壓后支點(diǎn)，后傳力框架（渦輪后支板，內(nèi)錐，外機(jī)匣），輔助安裝節(jié)675系統(tǒng)渦輪級(jí)間機(jī)匣傳力RB199685系統(tǒng)導(dǎo)向葉片內(nèi)桿14-3-16北航飛行學(xué)院695系統(tǒng)風(fēng)扇靜子葉片傳力 壓氣機(jī)級(jí)間機(jī)匣傳力渦輪后軸承機(jī)匣F404705系統(tǒng)主安裝節(jié)安裝節(jié)：發(fā)

16、動(dòng)機(jī)與飛機(jī)連接點(diǎn),并將發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷傳到飛機(jī)上。14-3-16715系統(tǒng)主安裝節(jié)14-3-16中石油培訓(xùn)北航72第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)小結(jié)習(xí)題14-3-1673第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)小結(jié)習(xí)題1） 風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室以及渦輪等承受的軸向力的方向？ 風(fēng)扇-­-­-­前 壓氣機(jī)-­-­-­前 燃燒室-­-­-­前 渦輪-­-­-­后·航空推進(jìn)系14-­3-­16 11:21 AM航空航天大學(xué)·能源與動(dòng)力74第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)小結(jié)習(xí)題2）

17、現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，高、低壓轉(zhuǎn)子常采用那些支承方案？1-1-0高壓轉(zhuǎn)子1-0-10-2-1低壓轉(zhuǎn)子1-1-1·航空推進(jìn)系14-­3-­16 11:21 AM北京航空航天大學(xué)·能源與動(dòng)力工程學(xué)院75第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)小結(jié)習(xí)題3） RB 211發(fā)動(dòng)機(jī)各轉(zhuǎn)子支承方案及采用軸承形式？ HP：1-­0-­1，5號(hào)支點(diǎn)為滾球軸承 I P：1-­2-­0，4號(hào)支點(diǎn)為滾球軸承 LP：0-­2-­1，3號(hào)支點(diǎn)為滾球軸承·航空推進(jìn)系14-­3-­16 11:21 AM航空航天

18、大學(xué)·能源與動(dòng)力76第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)小結(jié)習(xí)題3）Pw4000發(fā)動(dòng)機(jī)高低壓轉(zhuǎn)子的支承方案及特點(diǎn)？ 高壓：1-­1-­0，前支點(diǎn)采用滾球軸承，承受徑向力和軸向力，后支點(diǎn)采用滾棒軸承低壓：0-­2-­077第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)小結(jié)習(xí)題3） 請(qǐng)說(shuō)明4號(hào)軸承的特點(diǎn)有哪些？ 4號(hào)支點(diǎn)為中介軸承 中介軸承為滾棒軸承 節(jié)省一個(gè)框架，降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量 軸承的供油、安裝 轉(zhuǎn)子間的動(dòng)力影響較大·航空推進(jìn)系14-­3-­16 11:21 AM航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力78第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)小結(jié)習(xí)題4） 現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中的聯(lián)軸器主要傳遞什么載荷？ 軸向力 扭矩·航空推進(jìn)系14-­3-­16 11:21 AM航空航天大學(xué)·能源與動(dòng)力79第二講 （4）總體結(jié)構(gòu)小結(jié)習(xí)題5） 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向力如何傳遞給飛機(jī)？ 轉(zhuǎn)子軸向力通過(guò)滾球軸承