飛機(jī)發(fā)動機(jī)原理與結(jié)構(gòu)-轉(zhuǎn)子支承與附件傳動

典型發(fā)動機(jī)附件傳動維護(hù)介紹識別識別識別識別常見維護(hù)及注意事項1、注意是否有關(guān)鍵部件的軸承齒輪材料碎屑，采取合適的監(jiān)控措施；2、安裝是否到位，檢查碳封嚴(yán)安裝狀況是否良好，避免發(fā)生漏油；人工驅(qū)動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子操作

手搖曲柄傳動座，用于孔探檢查高壓壓氣機(jī)葉片和高壓渦輪葉片。注意事項

使用前都必須明確手搖曲柄傳動座驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動的圈數(shù)和高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動圈數(shù)的關(guān)系，避免部分葉片漏檢。完成檢查工作后，按手冊更換密封圈，安裝手搖曲柄傳動座堵蓋，按需進(jìn)行試車檢查滲漏。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承轉(zhuǎn)子通過支承結(jié)構(gòu)支承在發(fā)動機(jī)機(jī)匣上，轉(zhuǎn)子上的各種負(fù)荷（氣體軸向力、重力、慣性力及慣性力矩等）都通過支撐結(jié)構(gòu)承受并傳到發(fā)動機(jī)機(jī)匣上，最后通過發(fā)動機(jī)的安裝節(jié)傳遞到飛機(jī)構(gòu)件上。

轉(zhuǎn)子支承方案表達(dá)方式

X——X——X

壓氣機(jī)渦輪

軸承類型滾珠軸承，小圓圈表示滾棒軸承，小方塊表示轉(zhuǎn)子類型

單轉(zhuǎn)子、雙轉(zhuǎn)子、三轉(zhuǎn)子

單轉(zhuǎn)子支承方案四支點方案三支點支承方案二支點方案多轉(zhuǎn)子支承方案雙轉(zhuǎn)子WP7發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案WP13發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案CFM56發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案三轉(zhuǎn)子RB211發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案單轉(zhuǎn)子支撐方案

四支點支撐方案止推支點單轉(zhuǎn)子支撐方案

四支點支撐方案止推支點止推支點聯(lián)軸器不僅傳遞扭矩而且傳遞軸向負(fù)荷（柔性）單轉(zhuǎn)子支撐方案

三支點支撐方案聯(lián)軸器：扭矩、軸向力、渦輪前支點（徑向力），鉸接單轉(zhuǎn)子支撐方案

三支點支撐方案-渦輪級數(shù)較多，用1—1—1方案聯(lián)軸器單轉(zhuǎn)子支撐方案二支點方案在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子剛性足夠的條件下（壓氣機(jī)級數(shù)少，燃燒室軸向尺寸短、轉(zhuǎn)子跨度小且軸足夠粗），可以只需要支承在兩個支點上，形成二支點支承方案，這樣可以簡化結(jié)構(gòu)減少承力構(gòu)件，減輕重量。止推支點——發(fā)動機(jī)的前支點

止推支點決定了相對于機(jī)匣的軸向位置，考慮轉(zhuǎn)子的熱脹冷縮，每個單獨轉(zhuǎn)子只能有一個止推支點，此支點負(fù)荷較大，應(yīng)置于溫度較低的地方。二支點——發(fā)動機(jī)前支點，三支點——壓氣機(jī)后的中支點。單轉(zhuǎn)子支撐方案二支點方案多轉(zhuǎn)子支撐方案

多轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)中，由于轉(zhuǎn)子數(shù)較多，支承數(shù)目多，而且低壓轉(zhuǎn)子軸要從高壓中心穿過，故結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是原則上將發(fā)動機(jī)（高、中、低）分離開來，每個轉(zhuǎn)子分別考慮。雙轉(zhuǎn)子PW4000發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案CFM56發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案三轉(zhuǎn)子RB211發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案

多轉(zhuǎn)子支撐方案

雙轉(zhuǎn)子PW4000發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案低壓0—2—1高壓1—1—0無中介機(jī)匣

多轉(zhuǎn)子支撐方案

雙轉(zhuǎn)子CFM56發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案兩組承力構(gòu)件：中介機(jī)匣及風(fēng)扇排氣機(jī)匣、渦輪后承力框架低壓0—2—1高壓1—0—1

多轉(zhuǎn)子支撐方案

三轉(zhuǎn)子RB211

發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子支承方案

8個支點，四組承力構(gòu)件

多轉(zhuǎn)子支撐方案結(jié)構(gòu)特點1、支承方案與各部件的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。2、盡可能減少支承數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)和潤滑系統(tǒng)，同時要考慮轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)剛性。3、各轉(zhuǎn)子只能有一個止推支點，并位于溫度較低、剛性較好、靠近主安裝節(jié)、使轉(zhuǎn)子與靜子產(chǎn)生相對位移較小處。4、根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)剛性，考慮總體結(jié)構(gòu)要求確定支承方案。5、轉(zhuǎn)子支承方案必須考慮發(fā)動機(jī)的裝配與轉(zhuǎn)子的平衡。6、盡可能減少中介支承數(shù)和承力構(gòu)件數(shù)，以簡化結(jié)構(gòu)。

聯(lián)軸器柔性聯(lián)軸器：三、四支點方案中，允許渦輪轉(zhuǎn)子相對壓氣機(jī)軸線有一定的偏轉(zhuǎn)角的聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器：二支點方案中，需將壓氣機(jī)軸和渦輪軸剛性地連在一起所用的聯(lián)軸器。

渦噴8發(fā)動機(jī)的柔性聯(lián)軸器渦噴8發(fā)動機(jī)的柔性聯(lián)軸器渦噴8發(fā)動機(jī)的柔性聯(lián)軸器聯(lián)軸器圓柱面定心，短螺栓聯(lián)接的剛性聯(lián)軸器

CFM56高壓轉(zhuǎn)子的剛性聯(lián)軸器支撐結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子通過支承結(jié)構(gòu)支承于發(fā)動機(jī)承力構(gòu)件上，并將轉(zhuǎn)子的各種負(fù)荷傳遞到承力機(jī)匣上。支承結(jié)構(gòu)包括軸承、對軸承進(jìn)行冷卻與潤滑的滑油供入及回油結(jié)構(gòu)、防止滑油漏入氣流通道以及防止高溫氣體漏入軸承腔室的封嚴(yán)裝置等。

支撐結(jié)構(gòu)

軸承分類支撐結(jié)構(gòu)

軸承分類支撐結(jié)構(gòu)

軸承分類-滾動軸承組成：內(nèi)圈、外圈，一組滾動體（滾珠或滾棒）和保持架工作原理內(nèi)圈內(nèi)圈通常裝在軸上，與軸緊配合，并與軸一起旋轉(zhuǎn)內(nèi)套圈外表面上有供滾珠或滾棒滾動的溝槽，稱內(nèi)溝或內(nèi)滾道外圈通常在軸承座上，起支撐滾珠和滾棒的作用外圈內(nèi)表面上也有供滾珠或滾棒滾動的溝槽，稱外溝或外滾道滾動體在內(nèi)圈和外圈的滾道之間滾動滾動體的大小和數(shù)量決定著軸承的承載能力保持架把軸承的一組滾動體均勻相互隔開，以避免互相碰撞和摩檫，并使每個滾動體均勻和輪流地承受相等的載荷支撐結(jié)構(gòu)

軸承分類-滾動軸承

CFM56低壓軸支撐結(jié)構(gòu)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)主軸承要求

航空發(fā)動機(jī)均采用滾動軸承；發(fā)動機(jī)主軸承一般DN值較大，為高速軸承；

DN是軸承滾動體的線速度,即軸承內(nèi)徑（mm）與軸轉(zhuǎn)速（r/min）的乘積,單位是mm.r/min。封嚴(yán)系統(tǒng)要求:滑油不能流入氣流通道；高壓氣體不能向軸承腔泄漏。

滑油供入軸承的方法有兩種：直接潤滑：側(cè)向噴油(一般靠近內(nèi)滾道）間接潤滑：環(huán)下供油(效果好)，冷卻(為主)、潤滑。支撐結(jié)構(gòu)滾動軸承分類滾珠軸承：能夠承受軸向力，又稱止推軸承滾棒軸承：不能承受軸向力中介軸承：位于兩個套在一起的軸之間，軸承的內(nèi)、外環(huán)分別隨著內(nèi)外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸承的安裝固定早期直接裝于固定在機(jī)匣上的軸承襯套中；20C60年代后，為了控制發(fā)動機(jī)振動，不直接固定在軸承襯套中。擠壓油膜：軸承座與軸承外環(huán)有間隙，里面充滿壓力滑油。彈性支座：軸承裝在彈性支座上，再裝于機(jī)匣上。帶擠壓油膜的彈性支座——V2500

支撐結(jié)構(gòu)擠壓油膜阻尼器擠壓油膜減振的工作原理類似于一般的液壓減緩器或緩沖器軸承在轉(zhuǎn)子的不平衡力作用下，外環(huán)擠壓油膜外壞的移動受到油膜阻礙，同時滑油吸收了外環(huán)運動的能量也即振動能量的大部分傳到機(jī)匣的振動值與振幅均大減少例如最早使用擠壓油膜的發(fā)動機(jī)，高壓渦輪軸承在采用擠壓油膜后，使發(fā)動機(jī)的振幅由0.13毫米降為0.0465毫米，降低了64%由于它的減援效果好、結(jié)構(gòu)簡單，所以為許多發(fā)動機(jī)采用，例如RB211、JT8D、奧林普斯593,PW2037、PW4000、V2500等均采用擠壓油膜的油膜厚度（即半徑間隙）一般為0.08∽0.11毫米,個別的高達(dá)到0.25毫米左右采用擠壓油膜后，轉(zhuǎn)子支承剛性也得到改變，因而對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速值也有影響。封嚴(yán)的作用和形式目的：防止滑油從發(fā)動機(jī)軸承腔漏出，控制冷卻氣流和防止主氣流的燃?xì)膺M(jìn)入封嚴(yán)腔。封嚴(yán)方法：選擇何種封嚴(yán)方法取決于周圍的溫度和壓力、可磨蝕性、發(fā)熱量、重量、可用的空間，易于制造及安裝和拆卸封嚴(yán)方式分類接觸式：漲圈式密封非接觸式：篦齒封嚴(yán)浮動環(huán)封嚴(yán)液壓封嚴(yán)石墨＋篦齒刷式封嚴(yán)封嚴(yán)的作用和形式

蓖齒式封嚴(yán)裝置廣泛用來擋住軸承腔中的滑油；控制內(nèi)部空氣流的限流裝置；蓖齒式封嚴(yán)裝置在軸上作有封嚴(yán)蓖齒，與其對應(yīng)的靜子封嚴(yán)環(huán)上復(fù)有一層滑石粉涂層，以減少封嚴(yán)間隙；軸承油腔的壓力低于腔外壓力，外腔中壓力較高的空氣通過蓖齒與封嚴(yán)環(huán)間的間隙向內(nèi)逸流，阻止滑油外逸。封嚴(yán)的作用和形式

蓖齒式封嚴(yán)裝置封嚴(yán)的作用和形式

浮動環(huán)（環(huán)形）封嚴(yán)裝置它是一個金屬環(huán)，自由地套在軸上，與軸間的間隙約為0.03∽0.10毫米；浮動環(huán)的安裝槽座是由兩件組合起來的，環(huán)在其中有0.06∽0.15毫米的軸向間隙；在油腔外、內(nèi)壓差的作用下，浮動環(huán)緊貼在槽座的端面A上，形成了徑向間隙式與端面接觸式的混合封嚴(yán)裝置；這種封嚴(yán)裝置較篦齒封嚴(yán)的封嚴(yán)效果好，長度小，且無徑向磨損問題；但這種環(huán)形封嚴(yán)件不適于用在高溫區(qū)，由于高溫會使滑油結(jié)焦，導(dǎo)致環(huán)形件卡在機(jī)匣中。封嚴(yán)的作用和形式液壓封嚴(yán)件這種方法常常用于兩個旋轉(zhuǎn)件之間來封嚴(yán)軸承腔；液壓封嚴(yán)件由一個封嚴(yán)齒浸在一個滑油環(huán)帶中形成，這個滑油環(huán)帶是由離心力造成的。石墨封嚴(yán)裝置它含有一個靜止的石墨環(huán)構(gòu)件，不斷地與旋轉(zhuǎn)軸的套環(huán)相摩檫，使用幾個彈簧使石墨與套環(huán)保持接觸。依靠接觸的良好程度，不允許滑油或空氣漏過。封嚴(yán)的作用和形式刷式封嚴(yán)它有一個由許多細(xì)鋼絲制成的刷組成的靜止環(huán)，不斷與旋轉(zhuǎn)軸相接觸，與硬的陶瓷涂層相摩檫；其優(yōu)點是可以承受徑向摩檫而不增加滲漏。附件傳動功用將渦輪的軸功率傳遞給各個附件，并滿足附件對轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和功率的要求。

渦噴發(fā)動機(jī)上附件比例：

發(fā)動機(jī)附件重量占發(fā)動機(jī)重量15～20％，發(fā)動機(jī)附件的功率約占渦輪功率的0.2%~0.5%。設(shè)計要求：滿足轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、功率、位置、密封要求。易接近、維護(hù)、調(diào)換、更換。尺寸小、重量輕，相對集中，可達(dá)性好接近服務(wù)對象，縮短管路，減輕重量。遠(yuǎn)離高溫區(qū)附件在發(fā)動機(jī)上的安裝和傳動安裝原則：集中和分散結(jié)合，中央傳動與外部傳動。

中央傳動——內(nèi)部齒輪箱；

外部傳動——外部齒輪箱高速附件齒輪箱：由高壓轉(zhuǎn)子帶動；

低速附件齒輪箱：由低壓轉(zhuǎn)子帶動；

現(xiàn)代渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的附件齒輪箱一般由高壓轉(zhuǎn)子帶動。附件在發(fā)動機(jī)上的安裝和傳動內(nèi)部齒輪箱內(nèi)部齒輪箱：把發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動傳給徑向驅(qū)動軸。三種傳動方案：直接傳動，通過短軸傳動