一,中介軸承里外兩個(gè)環(huán)都在轉(zhuǎn),那滑油如何進(jìn)入如何流出呢?rb211低壓轉(zhuǎn)子中間支點(diǎn),cfm56高壓渦輪后支點(diǎn)都是中介軸承。
1.低壓轉(zhuǎn)子軸;2.中介滾珠軸承;3.高壓壓氣機(jī)后軸;4.高壓轉(zhuǎn)子滾珠軸承;5.浮動(dòng)環(huán)封嚴(yán)裝置
圖1、斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)中介止推支點(diǎn)結(jié)構(gòu)
答:中介軸承供油問題:一般采用環(huán)下供油,即在軸承內(nèi)環(huán)上中間開多個(gè)小孔,滑油供到軸內(nèi)腔,在離心力作用下甩到軸承內(nèi)環(huán)與滾珠間進(jìn)行潤滑,一般用于滾珠軸承中,如圖1所示。
1.低壓壓氣機(jī)軸;2.軸承安裝軸套;3.螺母;4.滾珠軸承內(nèi)環(huán);5.限動(dòng)銷釘;
6.軸承座;7.連接螺帽;8.噴油管;9.高壓壓氣機(jī)后軸頸;10.低壓渦輪軸;
11.噴油管;12.集油套;13.卡圈
圖2 、渦噴7發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子中支點(diǎn)結(jié)構(gòu)
另外,對(duì)軸承側(cè)向供油,即在內(nèi)軸上做有集油環(huán)A(圖2),在外軸內(nèi)裝有向中介軸承噴油的噴油桿8?;土鞒鲋薪檩S承就比較簡單了,你可以仔細(xì)看看此二圖即可了解。
二:我了解到汽車渦輪增壓器的油封是類似活塞環(huán)的密封,是不是就是pw4000里面的漲圈封嚴(yán)呢?我分析了汽車渦輪增壓器的封嚴(yán)特別有效,漲圈外彈形成圓柱面的密封,氣壓推動(dòng)漲圈移動(dòng)抵住環(huán)槽實(shí)現(xiàn)側(cè)面密封,漲圈的缺口只會(huì)讓高壓空氣進(jìn)入而不會(huì)導(dǎo)致滑油泄漏。那為什么飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸承密封不大量采用這種結(jié)構(gòu),而要采用蓖齒刷式等類型呢?
答:PW4000發(fā)動(dòng)機(jī)中沒有采用漲圈封嚴(yán)措施,它的軸承腔除低壓渦輪后軸承處采用徑向石墨封嚴(yán)裝置外,其它都是端面石墨封嚴(yán)裝置。
至于漲圈封嚴(yán)你說用一道,在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上是不行的,一般要用三個(gè),且要將缺口錯(cuò)開。漲圈封嚴(yán)在新近發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī)上己不采用了,詳見以下摘自我與我學(xué)生編寫的《航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)》一書(2010年由北京航空航天大學(xué)出版社出版)。
1.低壓壓氣機(jī)軸;2.軸承安裝軸套;3.螺母;4.滾珠軸承內(nèi)環(huán);5.限動(dòng)銷釘;
6.軸承座;7.連接螺帽;8.噴油管;9.高壓壓氣機(jī)后軸頸;10.低壓渦輪軸;
11.噴油管;12.集油套;13.卡圈
圖8-62、 渦噴7發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子中支點(diǎn)結(jié)構(gòu)
軸承的兩端均裝有漲圈式密封裝置,防止滑油外漏。漲圈式密封裝置的工作原理如圖8-63所示,在油腔外、內(nèi)壓差DP的作用下,金屬漲圈8被頂在漲圈槽的側(cè)面A上;
另一方面,當(dāng)漲圈裝到封嚴(yán)襯套2中時(shí),漲圈受到壓縮,產(chǎn)生較大的周向彈性力PT。工作時(shí)、此彈性力PT在漲圈與封嚴(yán)襯套間產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于由壓差DP在漲圈端面與軸套上的漲圈糟端面A處產(chǎn)生的摩擦力,使?jié)q圈不隨軸套旋轉(zhuǎn),只是漲圈的端面與A面間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),于是將滑油封住不外泄,為了產(chǎn)生周向彈性力及便于裝配,漲圈在圓周上有一對(duì)口縫隙,滑油會(huì)由此縫隙逸漏,因此,采用漲圈封嚴(yán)裝置時(shí),一般需2~3道漲圈,且各漲圈上的對(duì)口縫隙均應(yīng)相互錯(cuò)開180°。
漲圈封嚴(yán)裝置是屬于接觸式封嚴(yán)裝置,封嚴(yán)效果較篦齒式的要好,軸向尺寸也短些,但過高的溫度與切線速度,會(huì)使金屬漲圈喪失彈力,磨損過快,影響封嚴(yán)效果。
1.軸套;2.封嚴(yán)襯套;3.漲圈
圖8-63 漲圈工作原理
在工作溫度為180~200℃、壓差為(0.1~0.3)´105帕的情況下,采用含錫的可鍛青銅,其允許的切線速度為60~80m/s,含鉻鑄鐵可達(dá)100米/秒。工作溫度愈高,允許的切線速度相應(yīng)地要降低,工作溫度達(dá)到250°C時(shí),切線速度下降30~40%。渦噴7發(fā)動(dòng)機(jī)采用含鉻、鎳,鉬的CrMo灰鑄鐵,工作溫度為300~400°C,切線速度達(dá)113米/秒。
三:關(guān)于連軸器,有圓弧端齒,套筒齒等結(jié)構(gòu),缺乏圖式很難理解清楚,有沒有這方面的專業(yè)書籍推薦?
3.1剛性聯(lián)軸器
3.1.1套齒式剛性聯(lián)軸器
1.壓氣機(jī)后軸;2.渦輪軸
圖8-41 渦噴7發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器
渦噴7發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子采用了0-2-0式的2支點(diǎn)支承方案,因此需采用剛性聯(lián)軸器將渦輪轉(zhuǎn)子與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)接成為一體。
圖8-41為渦噴7高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器,它屬于套齒式的剛性聯(lián)軸器。渦輪轉(zhuǎn)子與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子通過套齒傳扭,兩者間的定心靠A、B兩圓柱面,即在壓氣機(jī)后軸內(nèi)套齒的前端裝有定位襯環(huán),用定位襯環(huán)的內(nèi)圓柱面與渦輪軸外套齒前端的外圓柱面A以緊度0.009mm到間隙0.027mm相配合,在壓氣機(jī)后軸內(nèi)套齒后端的內(nèi)圓柱面B與渦輪軸的外圓柱面以0.00mm到0.05mm的間隙相配合。
另外,高壓壓氣機(jī)后軸的軸頭作成錐型,與裝在渦輪軸上的后錐體相配,后軸軸頸的內(nèi)面也作成錐型,與裝在渦輪軸頭上的、開有6條軸向槽的彈性錐體相配,在9噸軸向力的夾緊下,用大螺母將壓氣機(jī)后軸與渦輪軸剛性地聯(lián)接成一體。在套齒兩端采用錐面夾緊,能加強(qiáng)聯(lián)接剛性,但并不是所有套齒式剛性聯(lián)軸器均采用。
在J85、JT9D、PW2037、PW4000、V2500等發(fā)動(dòng)機(jī)上,高壓渦輪與高壓壓氣機(jī)軸間采用了套齒式剛性聯(lián)軸器,但不帶錐型襯套,兩軸間的定心靠套齒兩側(cè)的兩圓柱面以小緊度的配合來達(dá)到。
此外,在現(xiàn)代高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中,低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器普遍采用此類結(jié)構(gòu)。
圖8-42高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器(PW4000)
如圖8-42在低壓渦輪軸與風(fēng)扇軸連接的低壓聯(lián)軸器,由A,B兩個(gè)圓柱面定心,套齒傳遞扭矩,大螺母軸向壓緊傳遞渦輪軸與風(fēng)扇軸的軸向力。
3.1.2圓柱面定心短螺栓聯(lián)接的剛性聯(lián)軸器。
1.壓氣機(jī)后軸;2.封嚴(yán)盤;3.自鎖螺母;4.渦輪軸
圖8-43 CFM56高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器
在RB211、CFM56等發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子,壓氣機(jī)后軸與渦輪軸間采用了用圓柱面定心,短螺栓聯(lián)接的剛性聯(lián)軸器。圖8-43是CFM56高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖。
壓氣機(jī)后軸與渦輪軸分別與封嚴(yán)盤的前、后端面接觸,以軸的外圓面與封嚴(yán)盤的凸緣配合定心,三者之間用短螺栓聯(lián)接。為便于安裝,螺栓先固定于壓氣機(jī)后軸上,當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)子裝上后,由渦輪盤孔心處用工具將自鎖螺母擰到各螺栓上即可。
3.1.3圓弧端齒聯(lián)軸器
圖8-44 RB199高壓轉(zhuǎn)子圓弧端齒聯(lián)軸器
RB199發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子采用了圓弧端齒聯(lián)軸器(圖8-44)。使用圓弧端齒連接主要是必須擁有專門的加工設(shè)備,這是RR公司在研制三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)期間發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)。
在壓氣機(jī)后軸的后端面上與渦輪軸前端面上分別銑出帶弧形的端面齒,用短螺栓將相互嚙合的端齒聯(lián)接起來,成為剛性很好的聯(lián)軸器。利用圓弧端齒傳扭、定心(包括工作定心),螺栓傳軸向力。為便于裝拆,在壓氣機(jī)后軸上先固定有自鎖螺母,裝配時(shí),只須將短螺栓由渦輪盤孔心處伸入擰上即可。
圖8-45 RB199高壓壓氣機(jī)前滾珠軸不承裝于前短軸上
在RR公司研制或參與研制的發(fā)動(dòng)機(jī)如RB211、遄達(dá)、RB199等中,滾珠軸承不直接安裝在壓氣機(jī)軸上,而是裝在一個(gè)單獨(dú)的短軸上,短軸與壓氣機(jī)軸用圓弧端齒連接,這種設(shè)計(jì)(如圖8-45所示)使?jié)L珠軸承的裝拆變?yōu)槿菀住?/p>
在RB199發(fā)動(dòng)機(jī)中,共采用了四個(gè)圓弧端齒聯(lián)軸器,即三個(gè)轉(zhuǎn)子的滾珠軸承處及高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與高壓渦輪轉(zhuǎn)子間。圓弧端齒聯(lián)軸器在歐洲的一些發(fā)動(dòng)機(jī)上采用較多,例如斯貝MK202、RB211、RB199(共有四處)、阿赫那、RTM322、阿杜爾(Adour)等發(fā)動(dòng)機(jī)。
注:此文為中國著名航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)專家陳光教授對(duì)盛俞匯問題的解答。