直机第二讲4总体结构

第二讲（4）总体结构发

受力——各部件受力联轴器——刚、柔性支承方案——转子支承特点支承结构——轴承、供油$封油传力系统——转、静子力传至机匣主安装节11

发

受力发

内力（不外传）:气动力矩（扭矩）压气机，涡轮中相应的动叶和静叶上气动力矩相等部分气动力（轴向力）热应力21

发受力发

的推力（不考虑发

内力）推力等于所有部件轴向力之和通过安装节传递给飞机—推力各部件轴向力分布压气机—向前扩压器—向前燃烧室—向前涡轮—向后尾喷口机匣—向后尾喷口尾椎—向前31

发

受力转子部件轴向力分布—施加给轴承向前力：风扇叶片、增压级叶片、高压压气机叶片—向前向后力：涡轮叶片41

发受力外传力（传递给飞机的力）发

推力一部分气动力（轴向力）发

重量（惯性力）机动飞行时的惯性力矩（弯曲力矩）上述三类力均通过安装节传给飞机51

发

受力作用在转子的轴向力—(考虑卸荷）早期发支承特点现代发支承特点6低压轴承推力降低系统——轴承卸荷腔轴承卸荷腔HP空气自燃烧室外机匣出口接头——并通过两个管道——到1号和2号支板

孔——通到一个盒形件中（黑色）。在短轴前部形成向后作用力。这样就有效地抵消了轴承上向前的负载。第二讲（4）总体结构发

的受力联轴器刚性联轴器柔性联轴器转子支承方案支承结构传力系统82联轴器联轴器：联接涡轮轴与压气机轴的组件。作用：传扭，传轴向力，支点作用形式：刚性、柔性9102.1

刚性联轴器特点：刚性连接，工作时不允许不对中常见结构：a)套齿式联轴器b)精密螺栓联轴器c)圆弧端齿联轴器2.1

刚性联轴器a)套齿式联轴器双圆柱面定心套齿传扭大螺母承受轴向力北航—飞行学院14-3-1611V2500涡轮轴连接2.1

刚性联轴器a)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风扇轴连接122.1

刚性联轴器PW4000低压转子联轴器132.1

刚性联轴器14b)精密螺栓联轴器圆柱面定心短螺栓联接传递扭矩和轴向力CFM56高压转子联轴器2.1

刚性联轴器c)圆弧端齿联轴器利用圆弧端齿传扭、定心螺栓传轴向力15RB199高压转子圆弧端齿联轴器2.2

柔性联轴器特点：柔性连接，工作时允许一定的不对中，常见结构：a)浮动套齿联轴器b)带球形接头的套齿联轴器16172.2

柔性联轴器—连接结构a)浮动套齿联轴器早期发的低压转联轴器

浮动套齿轴：传扭

(齿隙较大的套齿衬套)

空心柔性长螺钉：传轴向力，适应两轴不同心

风扇轴和风扇衬套，轴向力长螺钉，拉紧螺栓，短轴（传扭套齿），螺帽，低压涡轮轴2.2

柔性联轴器—连接结构三支点转子支承方案采用柔性连轴器作为涡轮转子前支点（传径向力）转扭矩

传轴向力能适应三支点不同心2.2

柔性联轴器b)带球形接头的套齿联轴器球面定位，允许一定不同心套齿传递扭矩WP8带球形接头的套齿联轴器WP6发联轴器19第二讲（4）总体结构发

的受力联轴器转子支承转子支承方案轴承类型供油、封油支承结构承力系统20213.1

转子支承方案转子支承方案定义转子支承方案类型典型支承方案转子受力后变形转子转动受力：惯性力，振动等情况粗短转子抗变形能力强细长转子抗变形能力弱3.1

转子支承方案约定：

“

”：

压气机或涡轮“A、B、C”：支承点轴承的数目北航—飞行学院14-3-16233.1

转子支承方案设计要求和基本原则转子通过轴承安放在静子机匣（承力系统）中。轴承支点承受转子上各种负荷气动轴向力重力不平衡惯性力机动飞行惯性力矩F119简图2414-3-16北航—飞行学院253.1

转子支承方案（单）转子支承方案：1—1—0并列轴承：计数=1（一个支点）14-3-16263.1

转子支承方案（双）由两个独立的转子系统构成：N1—低压转子转速。N2—高压转子转速。五个轴承位于中介机匣和涡轮机匣构成的滑油腔中。位于两个密封的滑油腔内。需要时时进行润滑、冷却。发

的两个承力框架之间的短距离可以保证结构刚性CFM56-‐7

发转子支承方案：高压：1—0—1转子系统低压：0—2—1典型方案PW轴系抗变形能力弱—有弯曲变形加强局部抗变形能力–盘轴连接采用“锥壳”结构–

前后支点接近“部件质心”控制轴系变形–增加1个支点LP：0-‐2-‐1低压转子结构特征3.1

转子支承方案—典型方案PW

$

GEGE公司发–双转子系统–高压转子采用1-‐0-‐1转子比PW的长刚性差环境温度低使用中介轴承中介轴承一般为滚棒28支承方案特点无中介轴承有中介轴承3.1

转子支承方案—分析1-‐1-‐01-‐0-‐12支点的支承方案高压转子CFM56PW40001-1-0特点：

支点跨度小、轴短

涡轮轴颈受限于轴承

轴承冷却/润滑/密封1-0-1特点：

支点间跨度大、轴长

涡轮轴颈直径大

高压涡轮后承力框架1、支承方案没有“最好”的，只有“合理”的；2、一个转子只能有一个支点采用滚珠轴承；3、滚珠轴承一般设计在冷端位置。0-‐2-‐1特点：

发

单级大风扇、多级涡轮1-‐1-‐1特点：

发

多级风扇、单级涡轮3.1

转子支承方案—分析3支点的支承方案1-‐1-‐10-‐2-‐1低压转子典型方案GE重量中介轴承的使用（GE公司）中介轴承一般为滚棒轴承节省一个承力框架，降低发轴承的供油、封严、安装转子间的动力影响较大无中介轴承有中介轴承313.1

转子支承方案

设计要求和基本原则RRRR公司发 支承方案特点三转子系统支承方案复杂32某型发：总体结构

低压转子：1－2－1

高压转子：1－0－1支承方案33低压转子支承方案

低压转子：1－2－1某型发：总体结构34高压转子：1－0－1某型发：总体结构高压转子支承方案35连接结构（联轴器）某型发：总体结构36联轴器37联轴器：联接涡轮轴与压气机轴的组件。作用：传扭，传轴向力，支点作用形式：刚性、柔性38刚性联轴器特点：刚性连接，工作时不允许不对中常见结构：a)套齿式联轴器b)精密螺栓联轴器c)圆弧端齿联轴器刚性联轴器a)套齿式联轴器双圆柱面定心套齿传扭大螺母承受轴向力北航—飞行学院14-3-1639V2500涡轮轴连接刚性联轴器a)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风扇轴连接40刚性联轴器PW4000低压转子联轴器412.1

刚性联轴器42b)精密螺栓联轴器圆柱面定心短螺栓联接传递扭矩和轴向力CFM56高压转子联轴器2.1

刚性联轴器c)圆弧端齿联轴器利用圆弧端齿传扭、定心螺栓传轴向力43RB199高压转子圆弧端齿联轴器442.2

柔性联轴器特点：柔性连接，工作时允许一定的不对中，常见结构：a)浮动套齿联轴器b)带球形接头的套齿联轴器2.2

柔性联轴器b)带球形接头的套齿联轴器球面定位，允许一定不同心套齿传递扭矩WP8带球形接头的套齿联轴器WP6发联轴器452.2

柔性联轴器—连接结构三支点转子支承方案采用柔性连轴器作为涡轮转子前支点（传径向力）转扭矩

传轴向力能适应三支点不同心472.2

柔性联轴器—连接结构a)浮动套齿联轴器早期发的低压转联轴器

浮动套齿轴：传扭

(齿隙较大的套齿衬套)

空心柔性长螺钉：传轴向力，适应两轴不同心

风扇轴和风扇衬套，轴向力长螺钉，拉紧螺栓，短轴（传扭套齿），螺帽，低压涡轮轴第二讲（4）总体结构发

的受力联轴器转子支承方案支承结构轴承类型典型支承结构轴承腔封严结构承力系统—传力承力系统4814-3-16北航—飞行学院494.1

轴承的分类4.1

轴承的分类轴承的分类滚球轴承：承受轴向力和径向力每个转子上只能有一个支点使用一般位于低温区滚棒轴承：只承受径向力轴承支点承受转子上各种负荷气动力（轴向力）重力（径向力）不平衡惯性力（径向力）机动飞行惯性力矩（径向力）5051轴承的发展趋势14-3-16北航—飞行学院524.2典型支撑结构14-3-16中石油培训 北航534.2典型支撑结构滚珠轴承弹性支承挤压油膜阻尼器端面石墨封严内环供油弹性支座作用:

降低转子支承刚性，使发

工作转速低于临界转速，减少振动。形式:折返式弹性支座。在限幅环中充以滑油，形成了“带挤压油膜的弹性支座”4.2典型支撑结构北航—飞行学院14-3-1654转子平衡平衡：动、静平衡、减少惯性力引起的北航—飞行学院14-3-1655转子平衡北航—飞行学院14-3-16564.3

典型密封CMF-‐56

发主轴承及轴承腔14-3-16574.3

典型密封北航—飞行学院14-3-16584.3

典型密封PW4000

轴承封严冷却北航—飞行学院14-3-1659加：低压涡轮中的刷式封严2003/1160加：气路封严—刷式封严2003/1161封严效果好长期工作后能保持封严性能在高压压气机后采用可使推力增加2%气路封严—篦齿14-3-1662第二讲（4）总体结构发

的受力联轴器转子支承方案支承结构承力系统转、静子力传至机匣主安装节635

承力系统—转子与静子的连接如何布置轴承更为合理？–保证转子在各转速下稳定工作转子支承方案的设计F119简图64655

承力系统—整体传力过程涡轮转子和压气机转子通过联轴器连接成一体联轴器——传递扭矩和轴向力转子轴向力通过滚球轴承传递到静子件转子支承方案通过承力系统将负荷传到外机匣承力系统外机匣通过安装节传递到飞机上5

承力系统将转子支点（轴承）的负荷传到外机匣的构件称为承力系统（承力框架）。–

承力系统位于气流通道中利用静子叶片传力（进气整流叶片）压气机/涡轮级间机匣传力（扩压、燃烧室机匣）涡轮后轴承机匣（至排气整流支板至机匣）通过涡轮导向器传力(或内有承力杆)F1196667某型发

：支点传力路线

进口导向器叶片，风扇机匣，主安装节

风扇后低压两个支点，高压前支点，中介机匣，主安装节

涡轮高压后支点，涡轮低压后支点，后传力框架（涡轮后支板，内锥，外机匣），辅助安装节5

承力系统—支点传力路线RB1995

承力系统—涡轮级间机匣传力6814-3-16北航—飞行学院695

承力系统—导向叶片内承力杆F4045

承力系统风扇静子叶片传力压气机级间机匣传力涡轮后轴承机匣7014-3-16715

承力系统—主安装节安装节：发与飞机连接点,并将发

的负荷传到飞机上。14-3-16中石油培训 北航725

承力系统—主安装节第二讲

（4）总体结构小结

习题14-3-1673第二讲

（4）总体结构小结习题1）风扇、压气机、燃烧室以及涡轮等承受的轴向力的方向？–风扇-‐-‐-‐前–压气机-‐-‐-‐前–燃烧室-‐-‐-‐前–涡轮-‐-‐-‐后航空航天大学··能源与动力··航空推进系14-‐3-‐16

11:21

AM74第二讲

（4）总体结构小结习题2）现代发

总体结构设计中，高、低压转子常采用那些支承方案？1-1-01-0-1高压转子1-1-10-2-1低压转子航空航天大学··能源与动力··航空推进系14-‐3-‐16

11:21

AM75第二讲

（4）总体结构小结习题3）RB

211发

各转子支承方案及采用轴承形式？HP：1-‐0-‐1，5号支点为滚球轴承I

P：1-‐2-‐0，4号支点为滚球轴承LP：0-‐2-‐1，3号支点为滚球轴承航空航天大学··能源与动力··航空推进系14-‐3-‐16

11:21

AM76第二讲

（4）总体结构

小结习题3）Pw4000发

高低压转子的支承方案及特点？高压：1-‐1-‐0，前支点采用滚球轴承，承受径向力和轴向力，后支点采用滚