汽車發(fā)動機總體結構培訓課件

第七章發(fā)動機總體結構第一節(jié)受力分析第二節(jié)支承方案第三節(jié)聯(lián)軸器第四節(jié)支承結構第五節(jié)承力系統(tǒng)第七章發(fā)動機總體結構第一節(jié)受力分析第一節(jié)發(fā)動機的受力分析發(fā)動機部件所受作用力軸向力和發(fā)動機的推力第一節(jié)發(fā)動機的受力分析發(fā)動機部件所受作用力一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類1氣體力、力矩在氣流通道內，由于氣流的速度，壓力，方向變化對作用零件產生的力。葉片，進氣道，噴口，火燃筒。一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類2慣性力、力矩旋轉或機動飛行時由于質量所產生的力葉片，盤等旋轉件上的慣性力作用在轉子上的慣性力矩或力偶一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類3熱應力相鄰的不同材料在相同溫度下；工作環(huán)境溫度梯度不同時可產生；機匣的安裝邊處火燃筒加力燃燒室一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類一、發(fā)動機部件所受作用力風扇葉片一、發(fā)動機部件所受作用力風扇葉片一、發(fā)動機部件所受作用力高壓壓氣機盤一、發(fā)動機部件所受作用力高壓壓氣機盤尾噴口一、發(fā)動機部件所受作用力尾噴口一、發(fā)動機部件所受作用力一、發(fā)動機部件所受作用力燃燒室一、發(fā)動機部件所受作用力燃燒室一、發(fā)動機部件所受作用力1.2力的傳遞零件內力零件內部平衡不向外傳。熱應力、輪盤應力等。零件外傳力機動飛行時的慣性力、慣性力矩、不平衡力氣動力和重量。一、發(fā)動機部件所受作用力1.2力的傳遞一、發(fā)動機部件所受作用力1.2力的傳遞發(fā)動機內力不傳給飛機的力：氣動力矩、局部軸向力。發(fā)動機外傳力推力，重量，機動飛行時的慣性力力矩。一、發(fā)動機部件所受作用力1.2力的傳遞二、軸向力和發(fā)動機的推力各部件軸向力分布及推力的計算推力等于所有部件軸向力之和轉子軸向力及卸(減)荷措施卸荷為什么不會影響推力渦輪與壓氣機軸向力不同為什么？？？二、軸向力和發(fā)動機的推力各部件軸向力分布及推力的計算二、軸向力和發(fā)動機的推力二、軸向力和發(fā)動機的推力二、軸向力和發(fā)動機的推力2.4大涵道比風扇發(fā)動機風扇向前軸向力小于渦輪向后軸向力主軸承的周向力向后二、軸向力和發(fā)動機的推力2.4大涵道比風扇發(fā)動機2.5作用在發(fā)動機上的力矩氣動力矩是不傳給飛機的；壓氣機，渦輪中相應的動葉和靜葉上氣動力矩相等各轉子上力矩相等二、軸向力和發(fā)動機的推力2.5作用在發(fā)動機上的力矩二、軸向力和發(fā)動機的推力二、軸向力和發(fā)動機的推力二、軸向力和發(fā)動機的推力第二節(jié)轉子支承方案內容：轉子的結構形式確定轉子支承的位置所使用軸承的類型和聯(lián)軸器的選取作用：承受轉子上各種負荷氣動力、重力、慣性力外傳，最后傳到安裝節(jié)。第二節(jié)轉子支承方案內容：2.1單轉子的支承方案兩支點〔1-1-0〕威派爾Viper(RR公司)2.1單轉子的支承方案兩支點〔1-1-0〕威派爾Vip渦噴六〔WP-6〕發(fā)動機帶有加力燃燒室的單轉子渦噴發(fā)動機〔中國〕用于殲六強五渦噴六〔WP-6〕發(fā)動機帶有加力燃燒室的單轉子渦噴發(fā)動機殲六使用WP-6發(fā)動機的飛機殲敵機FJ-6強敵機A-5使用WP-6發(fā)動機的飛機殲敵機FJ-6強敵機A-52.1單轉子的支承方案三支點〔1-2-0〕渦噴-6(WP-6)2.1單轉子的支承方案三支點〔1-2-0〕渦噴-6雅克-15米格-9РД-20發(fā)動機蘇聯(lián)制造用于雅克-15РД-20發(fā)動機蘇聯(lián)制造米格-9〔前蘇聯(lián)〕米格-9〔前蘇聯(lián)〕2.1單轉子的支承方案四支點〔1-3-0〕РД-202.1單轉子的支承方案四支點〔1-3-0〕РД-202.1單轉子的支承方案浮動套齒聯(lián)軸器2.1單轉子的支承方案浮動套齒聯(lián)軸器2.1單轉子的支承方案兩支點方案特點適用于剛性轉子一般情況下后支點位于渦輪前縮短轉子長度提高軸的剛度支點環(huán)境溫度高后支點位于渦輪后轉子支點間跨度加大2.1單轉子的支承方案兩支點方案特點2.1單轉子的支承方案三支點方案特點適用于軸向尺寸大的轉子必須解決“三點共線〞問題采用柔性聯(lián)軸器提高轉子、支承的加工精度2.1單轉子的支承方案三支點方案特點波音747，767飛機的動力波音747，767飛機的動力2.2雙轉子支承方案HP1-1-0LP0-1-1〔1962年開始研制〕2.2雙轉子支承方案HP1-1-0LP0-1-波音B-777大型雙發(fā)客機動力波音B-777大型雙發(fā)客機動力2.2雙轉子支承方案HP1-1-0LP0-2-1〔1982年12月8日宣布研制〕2.2雙轉子支承方案HP1-1-0LP0-2-2.2雙轉子支承方案普惠〔PW〕公司發(fā)動機支承方案特點高壓轉子采用1-1-0轉子短剛性好效率高低壓轉子后支點放置渦輪后轉子跨度大動力特性差2.2雙轉子支承方案普惠〔PW〕公司發(fā)動機支承方案特點V2500〔美，英，德，意，日1974年開始研制〕V2500〔美，英，德，意，日1974年開始研制〕波音B-737中型雙發(fā)客機波音B-737中型雙發(fā)客機2.2雙轉子支承方案HP1-0-1LP0-2-12.2雙轉子支承方案HP1-0-1LP0-2-1F404F4042.2雙轉子支承方案中介軸承的使用〔GE公司〕中介軸承一般為滾棒軸承。減小轉子長度。節(jié)省一個承力框架，降低發(fā)動機重量。軸承的供油、封嚴、安裝困難。轉子間的動力影響較大。2.2雙轉子支承方案中介軸承的使用〔GE公司〕2.2雙轉子支承方案HP0-2-0LP1-2-02.2雙轉子支承方案HP0-2-0LP12.3三轉子支承方案HP1-0-1IP1-2-1LP0-2-12.3三轉子支承方案HP1-0-1IP1-2-RB199RB1992.4滾珠軸承位置一般原那么1.盡可能不放在渦輪附近；2.相對安裝節(jié)軸向位移最小處；3.在雙支點中均放在壓氣機之前；4.在三支點中大多數(shù)放在壓氣機之后。2.4滾珠軸承位置一般原那么2.4滾珠軸承位置F4042.4滾珠軸承位置F4042.4滾珠軸承位置V25002.4滾珠軸承位置V25002.4滾珠軸承位置RB1992.4滾珠軸承位置RB199作業(yè)根據圖冊或補充講義附圖分析F404和V2500發(fā)動機轉子支承方案形式及特點要求畫出支承簡圖作業(yè)根據圖冊或補充講義附圖第三節(jié)聯(lián)軸器將渦輪軸與壓氣機軸聯(lián)接起來的組件稱為聯(lián)軸器。作用：傳扭，傳軸向力，傳徑向力--起支點作用。形式：剛性，柔性。第三節(jié)聯(lián)軸器將渦輪軸與壓氣機軸聯(lián)接起來的組件稱為聯(lián)軸器。V2500低壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器1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V2500低壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器1套齒式聯(lián)軸器V2500低壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器V2500低壓聯(lián)軸器V2500低壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器V2500低壓聯(lián)軸器3.1剛性聯(lián)軸器2精密螺栓聯(lián)軸器雙圓柱面定心螺栓傳扭及軸向力F404高壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器2精密螺栓聯(lián)軸器F404高壓轉子F404高壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器F404高壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器3.1剛性聯(lián)軸器3圓弧端齒聯(lián)軸器“圓弧〞定心端齒傳扭螺栓傳遞軸向力3.1剛性聯(lián)軸器3圓弧端齒聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP8低壓聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP8低壓聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP6低壓聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP6低壓聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP7球形接頭套齒聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP7球形接頭套齒聯(lián)軸器第四節(jié)支承結構1.軸承設計常用滾棒軸承和滾珠軸承徑向尺寸大，軸向尺寸小，可以短期缺油，損耗小工作溫度可到300℃高速軸承即DN值很大>1,000,000離心力和摩擦力大，要求潤滑和冷卻良好滾棒為特輕，滾珠為輕第四節(jié)支承結構1.軸承設計第四節(jié)支承結構2.

設計方法和結構特點雙排滾珠軸承并用：可承受大的軸向負荷但應解決均載問題。第四節(jié)支承結構2.設計方法和結構特點汽車發(fā)動機總體結構培訓課件第四節(jié)支承結構2.

設計方法和結構特點軸承在高溫下工作：隔熱襯套環(huán)內開槽內環(huán)供油噴油冷缺。第四節(jié)支承結構2.設計方法和結構特點RB199第四節(jié)支承結構RB199第四節(jié)支承結構第四節(jié)支承結構第四節(jié)支承結構第四節(jié)支承結構2.

設計方法和結構特點滾珠滾棒軸承并用：滾珠承受軸向力滾棒承受徑向力第四節(jié)支承結構2.設計方法和結構特點GE90第四節(jié)支承結構GE90第四節(jié)支承結構第四節(jié)支承結構3.供油方式：直射噴油軸下供油甩油盤第四節(jié)支承結構3.供油方式：第四節(jié)支承結構4.封嚴方式：篦齒封嚴端面石墨密封浮動環(huán)式封嚴螺紋式封嚴第四節(jié)支承結構4.封嚴方式：第四節(jié)支承結構蓖齒封油蓖齒封氣第四節(jié)支承結構蓖齒封油蓖齒封氣第四節(jié)支承結構石墨塊端面石墨密封第四節(jié)支承結構石墨塊端面石墨密封第四節(jié)支承結構端面石墨封嚴第四節(jié)支承結構端面石墨封嚴第四節(jié)支承結構螺紋式封嚴第四節(jié)支承結構螺紋式封嚴第四節(jié)支承結構刷式封嚴第四節(jié)支承結構刷式封嚴第四節(jié)支承結構浮動環(huán)封油第四節(jié)支承結構浮動環(huán)封油第四節(jié)支承結構5.軸承的滑蹭原因：負荷少；轉速高；工況變化大；中介軸承易發(fā)生打滑。消除打滑的方法：減少阻力增加拖動力第四節(jié)支承結構5.軸承的滑蹭第四節(jié)支承結構6.帶彈性支座擠壓油膜軸承第四節(jié)支承結構6.帶彈性支座擠壓油膜軸承第五節(jié)承力系統(tǒng)7.承力框架：轉子支點的負荷通過氣流通道傳到外機匣(承力殼體)的構件稱為承力框架。利用靜子葉片傳力通過渦輪導向器傳力級間機匣傳力渦輪后軸承機匣第五節(jié)承力系統(tǒng)7.承力框架：F404F404汽車發(fā)動機總體結構培訓課件RB199RB199第五節(jié)承力系統(tǒng)8.安裝節(jié)發(fā)動機與飛機連接點,并將發(fā)動機的負荷傳到飛機。第五節(jié)承力系統(tǒng)8.安裝節(jié)第五節(jié)承力系統(tǒng)第五節(jié)承力系統(tǒng)第五節(jié)承力系統(tǒng)第五節(jié)承力系統(tǒng)第七章發(fā)動機總體結構第一節(jié)受力分析第二節(jié)支承方案第三節(jié)聯(lián)軸器第四節(jié)支承結構第五節(jié)承力系統(tǒng)第七章發(fā)動機總體結構第一節(jié)受力分析第一節(jié)發(fā)動機的受力分析發(fā)動機部件所受作用力軸向力和發(fā)動機的推力第一節(jié)發(fā)動機的受力分析發(fā)動機部件所受作用力一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類1氣體力、力矩在氣流通道內，由于氣流的速度，壓力，方向變化對作用零件產生的力。葉片，進氣道，噴口，火燃筒。一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類2慣性力、力矩旋轉或機動飛行時由于質量所產生的力葉片，盤等旋轉件上的慣性力作用在轉子上的慣性力矩或力偶一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類3熱應力相鄰的不同材料在相同溫度下；工作環(huán)境溫度梯度不同時可產生；機匣的安裝邊處火燃筒加力燃燒室一、發(fā)動機部件所受作用力1.1作用力的分類一、發(fā)動機部件所受作用力風扇葉片一、發(fā)動機部件所受作用力風扇葉片一、發(fā)動機部件所受作用力高壓壓氣機盤一、發(fā)動機部件所受作用力高壓壓氣機盤尾噴口一、發(fā)動機部件所受作用力尾噴口一、發(fā)動機部件所受作用力一、發(fā)動機部件所受作用力燃燒室一、發(fā)動機部件所受作用力燃燒室一、發(fā)動機部件所受作用力1.2力的傳遞零件內力零件內部平衡不向外傳。熱應力、輪盤應力等。零件外傳力機動飛行時的慣性力、慣性力矩、不平衡力氣動力和重量。一、發(fā)動機部件所受作用力1.2力的傳遞一、發(fā)動機部件所受作用力1.2力的傳遞發(fā)動機內力不傳給飛機的力：氣動力矩、局部軸向力。發(fā)動機外傳力推力，重量，機動飛行時的慣性力力矩。一、發(fā)動機部件所受作用力1.2力的傳遞二、軸向力和發(fā)動機的推力各部件軸向力分布及推力的計算推力等于所有部件軸向力之和轉子軸向力及卸(減)荷措施卸荷為什么不會影響推力渦輪與壓氣機軸向力不同為什么？？？二、軸向力和發(fā)動機的推力各部件軸向力分布及推力的計算二、軸向力和發(fā)動機的推力二、軸向力和發(fā)動機的推力二、軸向力和發(fā)動機的推力2.4大涵道比風扇發(fā)動機風扇向前軸向力小于渦輪向后軸向力主軸承的周向力向后二、軸向力和發(fā)動機的推力2.4大涵道比風扇發(fā)動機2.5作用在發(fā)動機上的力矩氣動力矩是不傳給飛機的；壓氣機，渦輪中相應的動葉和靜葉上氣動力矩相等各轉子上力矩相等二、軸向力和發(fā)動機的推力2.5作用在發(fā)動機上的力矩二、軸向力和發(fā)動機的推力二、軸向力和發(fā)動機的推力二、軸向力和發(fā)動機的推力第二節(jié)轉子支承方案內容：轉子的結構形式確定轉子支承的位置所使用軸承的類型和聯(lián)軸器的選取作用：承受轉子上各種負荷氣動力、重力、慣性力外傳，最后傳到安裝節(jié)。第二節(jié)轉子支承方案內容：2.1單轉子的支承方案兩支點〔1-1-0〕威派爾Viper(RR公司)2.1單轉子的支承方案兩支點〔1-1-0〕威派爾Vip渦噴六〔WP-6〕發(fā)動機帶有加力燃燒室的單轉子渦噴發(fā)動機〔中國〕用于殲六強五渦噴六〔WP-6〕發(fā)動機帶有加力燃燒室的單轉子渦噴發(fā)動機殲六使用WP-6發(fā)動機的飛機殲敵機FJ-6強敵機A-5使用WP-6發(fā)動機的飛機殲敵機FJ-6強敵機A-52.1單轉子的支承方案三支點〔1-2-0〕渦噴-6(WP-6)2.1單轉子的支承方案三支點〔1-2-0〕渦噴-6雅克-15米格-9РД-20發(fā)動機蘇聯(lián)制造用于雅克-15РД-20發(fā)動機蘇聯(lián)制造米格-9〔前蘇聯(lián)〕米格-9〔前蘇聯(lián)〕2.1單轉子的支承方案四支點〔1-3-0〕РД-202.1單轉子的支承方案四支點〔1-3-0〕РД-202.1單轉子的支承方案浮動套齒聯(lián)軸器2.1單轉子的支承方案浮動套齒聯(lián)軸器2.1單轉子的支承方案兩支點方案特點適用于剛性轉子一般情況下后支點位于渦輪前縮短轉子長度提高軸的剛度支點環(huán)境溫度高后支點位于渦輪后轉子支點間跨度加大2.1單轉子的支承方案兩支點方案特點2.1單轉子的支承方案三支點方案特點適用于軸向尺寸大的轉子必須解決“三點共線〞問題采用柔性聯(lián)軸器提高轉子、支承的加工精度2.1單轉子的支承方案三支點方案特點波音747，767飛機的動力波音747，767飛機的動力2.2雙轉子支承方案HP1-1-0LP0-1-1〔1962年開始研制〕2.2雙轉子支承方案HP1-1-0LP0-1-波音B-777大型雙發(fā)客機動力波音B-777大型雙發(fā)客機動力2.2雙轉子支承方案HP1-1-0LP0-2-1〔1982年12月8日宣布研制〕2.2雙轉子支承方案HP1-1-0LP0-2-2.2雙轉子支承方案普惠〔PW〕公司發(fā)動機支承方案特點高壓轉子采用1-1-0轉子短剛性好效率高低壓轉子后支點放置渦輪后轉子跨度大動力特性差2.2雙轉子支承方案普惠〔PW〕公司發(fā)動機支承方案特點V2500〔美，英，德，意，日1974年開始研制〕V2500〔美，英，德，意，日1974年開始研制〕波音B-737中型雙發(fā)客機波音B-737中型雙發(fā)客機2.2雙轉子支承方案HP1-0-1LP0-2-12.2雙轉子支承方案HP1-0-1LP0-2-1F404F4042.2雙轉子支承方案中介軸承的使用〔GE公司〕中介軸承一般為滾棒軸承。減小轉子長度。節(jié)省一個承力框架，降低發(fā)動機重量。軸承的供油、封嚴、安裝困難。轉子間的動力影響較大。2.2雙轉子支承方案中介軸承的使用〔GE公司〕2.2雙轉子支承方案HP0-2-0LP1-2-02.2雙轉子支承方案HP0-2-0LP12.3三轉子支承方案HP1-0-1IP1-2-1LP0-2-12.3三轉子支承方案HP1-0-1IP1-2-RB199RB1992.4滾珠軸承位置一般原那么1.盡可能不放在渦輪附近；2.相對安裝節(jié)軸向位移最小處；3.在雙支點中均放在壓氣機之前；4.在三支點中大多數(shù)放在壓氣機之后。2.4滾珠軸承位置一般原那么2.4滾珠軸承位置F4042.4滾珠軸承位置F4042.4滾珠軸承位置V25002.4滾珠軸承位置V25002.4滾珠軸承位置RB1992.4滾珠軸承位置RB199作業(yè)根據圖冊或補充講義附圖分析F404和V2500發(fā)動機轉子支承方案形式及特點要求畫出支承簡圖作業(yè)根據圖冊或補充講義附圖第三節(jié)聯(lián)軸器將渦輪軸與壓氣機軸聯(lián)接起來的組件稱為聯(lián)軸器。作用：傳扭，傳軸向力，傳徑向力--起支點作用。形式：剛性，柔性。第三節(jié)聯(lián)軸器將渦輪軸與壓氣機軸聯(lián)接起來的組件稱為聯(lián)軸器。V2500低壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器1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V2500低壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器1套齒式聯(lián)軸器V2500低壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器V2500低壓聯(lián)軸器V2500低壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器V2500低壓聯(lián)軸器3.1剛性聯(lián)軸器2精密螺栓聯(lián)軸器雙圓柱面定心螺栓傳扭及軸向力F404高壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器2精密螺栓聯(lián)軸器F404高壓轉子F404高壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器F404高壓轉子3.1剛性聯(lián)軸器3.1剛性聯(lián)軸器3圓弧端齒聯(lián)軸器“圓弧〞定心端齒傳扭螺栓傳遞軸向力3.1剛性聯(lián)軸器3圓弧端齒聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP8低壓聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP8低壓聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP6低壓聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP6低壓聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP7球形接頭套齒聯(lián)軸器3.2柔性聯(lián)軸器WP7球形接頭套齒聯(lián)軸器第四節(jié)支承結構1.軸承設計常用滾棒軸承和滾珠軸承徑向尺寸大，軸向尺寸小，可以短期缺油，損耗小工作溫度可到300℃高速軸承即DN值很大>1,000,000離心力和摩擦力大，要求潤滑和冷卻良好滾棒為特輕，滾珠為輕第四節(jié)支承結構1.軸承設計第四節(jié)支承結構2.

設計方法和結構特點雙排滾珠軸承并用：可承受大的軸向負荷但應解決均載問題。第四