汽车发动机总体结构培训课件

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七章发动机总体结构第一节受力分析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第一节发动机的受力分析发动机部件所受作用力一、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1.1作用力的分类一、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风扇叶片一、发动机部件所受作用力高压压气机盘一、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、局部轴向力。发动机外传力推力，重量，机动飞行时的惯性力力矩。一、发动机部件所受作用力1.2力的传递二、轴向力和发动机的推力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转子轴向力及卸(减)荷措施卸荷为什么不会影响推力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各部件轴向力分布及推力的计算二、轴向力和发动机的推力二、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二、轴向力和发动机的推力2.4大涵道比风扇发动机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2.5作用在发动机上的力矩二、轴向力和发动机的推力二、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。第二节转子支承方案内容：2.1单转子的支承方案两支点〔1-1-0〕威派尔Viper(RR公司)2.1单转子的支承方案两支点〔1-1-0〕威派尔Vip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〕用于歼六强五涡喷六〔WP-6〕发动机带有加力燃烧室的单转子涡喷发动机歼六使用WP-6发动机的飞机歼敌机FJ-6强敌机A-5使用WP-6发动机的飞机歼敌机FJ-6强敌机A-52.1单转子的支承方案三支点〔1-2-0〕涡喷-6(WP-6)2.1单转子的支承方案三支点〔1-2-0〕涡喷-6雅克-15米格-9РД-20发动机苏联制造用于雅克-15РД-20发动机苏联制造米格-9〔前苏联〕米格-9〔前苏联〕2.1单转子的支承方案四支点〔1-3-0〕РД-202.1单转子的支承方案四支点〔1-3-0〕РД-202.1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单转子的支承方案两支点方案特点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2.1单转子的支承方案三支点方案特点波音747，767飞机的动力波音747，767飞机的动力2.2双转子支承方案HP1-1-0LP0-1-1〔1962年开始研制〕2.2双转子支承方案HP1-1-0LP0-1-波音B-777大型双发客机动力波音B-777大型双发客机动力2.2双转子支承方案HP1-1-0LP0-2-1〔1982年12月8日宣布研制〕2.2双转子支承方案HP1-1-0LP0-2-2.2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2.2双转子支承方案普惠〔PW〕公司发动机支承方案特点V2500〔美，英，德，意，日1974年开始研制〕V2500〔美，英，德，意，日1974年开始研制〕波音B-737中型双发客机波音B-737中型双发客机2.2双转子支承方案HP1-0-1LP0-2-12.2双转子支承方案HP1-0-1LP0-2-1F404F4042.2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双转子支承方案中介轴承的使用〔GE公司〕2.2双转子支承方案HP0-2-0LP1-2-02.2双转子支承方案HP0-2-0LP12.3三转子支承方案HP1-0-1IP1-2-1LP0-2-12.3三转子支承方案HP1-0-1IP1-2-RB199RB1992.4滚珠轴承位置一般原那么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滚珠轴承位置一般原那么2.4滚珠轴承位置F4042.4滚珠轴承位置F4042.4滚珠轴承位置V25002.4滚珠轴承位置V25002.4滚珠轴承位置RB1992.4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作业根据图册或补充讲义附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。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。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1套齿式联轴器V2500低压转子3.1刚性联轴器V2500低压联轴器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3.1刚性联轴器2精密螺栓联轴器F404高压转子F404高压转子3.1刚性联轴器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3.1刚性联轴器3圆弧端齿联轴器3.2柔性联轴器WP8低压联轴器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3.2柔性联轴器WP6低压联轴器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1.轴承设计第四节支承结构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汽车发动机总体结构培训课件第四节支承结构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。第四节支承结构2.设计方法和结构特点RB199第四节支承结构RB199第四节支承结构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第四节支承结构2.设计方法和结构特点GE90第四节支承结构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3.供油方式：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4.封严方式：第四节支承结构蓖齿封油蓖齿封气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螺纹式封严第四节支承结构刷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5.轴承的滑蹭第四节支承结构6.带弹性支座挤压油膜轴承第四节支承结构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第五节承力系统7.承力框架：F404F404汽车发动机总体结构培训课件RB199RB199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8.安装节第五节承力系统第五节承力系统第五节承力系统第五节承力系统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七章发动机总体结构第一节受力分析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第一节发动机的受力分析发动机部件所受作用力一、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1.1作用力的分类一、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风扇叶片一、发动机部件所受作用力高压压气机盘一、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、局部轴向力。发动机外传力推力，重量，机动飞行时的惯性力力矩。一、发动机部件所受作用力1.2力的传递二、轴向力和发动机的推力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转子轴向力及卸(减)荷措施卸荷为什么不会影响推力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各部件轴向力分布及推力的计算二、轴向力和发动机的推力二、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二、轴向力和发动机的推力2.4大涵道比风扇发动机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2.5作用在发动机上的力矩二、轴向力和发动机的推力二、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。第二节转子支承方案内容：2.1单转子的支承方案两支点〔1-1-0〕威派尔Viper(RR公司)2.1单转子的支承方案两支点〔1-1-0〕威派尔Vip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〕用于歼六强五涡喷六〔WP-6〕发动机带有加力燃烧室的单转子涡喷发动机歼六使用WP-6发动机的飞机歼敌机FJ-6强敌机A-5使用WP-6发动机的飞机歼敌机FJ-6强敌机A-52.1单转子的支承方案三支点〔1-2-0〕涡喷-6(WP-6)2.1单转子的支承方案三支点〔1-2-0〕涡喷-6雅克-15米格-9РД-20发动机苏联制造用于雅克-15РД-20发动机苏联制造米格-9〔前苏联〕米格-9〔前苏联〕2.1单转子的支承方案四支点〔1-3-0〕РД-202.1单转子的支承方案四支点〔1-3-0〕РД-202.1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单转子的支承方案两支点方案特点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2.1单转子的支承方案三支点方案特点波音747，767飞机的动力波音747，767飞机的动力2.2双转子支承方案HP1-1-0LP0-1-1〔1962年开始研制〕2.2双转子支承方案HP1-1-0LP0-1-波音B-777大型双发客机动力波音B-777大型双发客机动力2.2双转子支承方案HP1-1-0LP0-2-1〔1982年12月8日宣布研制〕2.2双转子支承方案HP1-1-0LP0-2-2.2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2.2双转子支承方案普惠〔PW〕公司发动机支承方案特点V2500〔美，英，德，意，日1974年开始研制〕V2500〔美，英，德，意，日1974年开始研制〕波音B-737中型双发客机波音B-737中型双发客机2.2双转子支承方案HP1-0-1LP0-2-12.2双转子支承方案HP1-0-1LP0-2-1F404F4042.2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双转子支承方案中介轴承的使用〔GE公司〕2.2双转子支承方案HP0-2-0LP1-2-02.2双转子支承方案HP0-2-0LP12.3三转子支承方案HP1-0-1IP1-2-1LP0-2-12.3三转子支承方案HP1-0-1IP1-2-RB199RB1992.4滚珠轴承位置一般原那么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滚珠轴承位置一般原那么2.4滚珠轴承位置F4042.4滚珠轴承位置F4042.4滚珠轴承位置V25002.4滚珠轴承位置V25002.4滚珠轴承位置RB1992.4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作业根据图册或补充讲义附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。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。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1套齿式联轴器V2500低压转子3.1刚性联轴器V2500低压联轴器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3.1刚性联轴器2精密螺栓联轴器F404高压转子F404高压转子3.1刚性联轴器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3.1刚性联轴器3圆弧端齿联轴器3.2柔性联轴器WP8低压联轴器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3.2柔性联轴器WP6低压联轴器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1.轴承设计第四节支承结构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