1、項目 （任務）模塊六 發動機轉子的連接、支承和傳動授課班級授課教師地 點課時/累計審批/日期張宏超2授課周次課程類型理論教學方法理實一體教學目標知 識 目 標能力（技能）目標1.掌握發動機轉子的連接方法和潤滑；2.掌握發動機轉子的支承方法和方式；3.掌握發動機承力構件的封嚴方式。1.能識別不同類型的發動機轉子連接方式； 2.能識別不同發動機支承方式和方法；3.講述不同發動機的封嚴方式。重難點及解決方法1.識別不同類型的發動機支承方式和方法；2.講述不同航空發動機的封嚴方式。解決方法：理論聯系實際，用實物講解；用動畫演示工作原理。能力訓練任務及案例用解剖的發動機講解說明發動機的連接、支承和封嚴。

2、教學回顧6.1 航空發動機的總體結構航空發動機的總體結構包括轉子的連接結構、轉子支承系統(轉子的支承及支承結構)和靜子承力系統(各部件的承力機匣及承力構件)等。對總體結構設計的主要要求是：發動機各大部件承受負荷的方式和傳遞負荷的路線合理；在保證零部件剛度、強度條件下，重量輕，尺寸小；同時要考慮發動機各大部件裝拆方便；根據發動機維修性的要求，應考慮設計成單元體結構。6.1.1發動機轉子的連接聯軸器需滿足轉子連接的基本要求，即：能可靠地傳遞扭矩和軸向力；對于剛性轉子，要保證轉子連接后的剛性，在各種載荷下保證定心；對于柔性轉子，則需允許壓氣機、渦輪轉子在工作時軸線不重合，不致產生附加載荷，保證良好的

3、工作；連接可靠，裝拆方便。聯軸器有剛性聯軸器和柔性聯軸器兩種基本類型。前者一般用于軸粗、跨度小、抗彎剛度大的轉子。這種轉子要求連接后有足夠的整體剛性，變形小可以忽略，故稱為剛性轉子。反之，軸細而長、跨度大的轉子稱為柔性轉子。柔性轉子工作時允許明顯變形，會出現壓氣機和渦輪轉子不共軸的情況，如果用剛性聯軸器連接，會使聯軸器受到過大的彎矩，并使傳遞扭矩和軸向力的零件上應力分布不均勻，即引起附加載荷。所以，需采用柔性聯軸器連接。聯軸器傳遞的載荷主要有：扭矩、軸向力、徑向力，剛性聯軸器要承受彎距，而柔性聯軸器不承受彎距。1.剛性聯軸器3 柔性聯軸器剛性聯軸器類型有：套齒聯軸器、短螺栓連接和圓弧端齒聯軸器

4、等。剛性聯軸器的結構要點是：定心，傳扭和承受軸向力。2 柔性聯軸器6.1.2 發動機轉子的支承1.發動機轉子支承的基本概念1) 支承方案發動機中，轉子采用幾個支承點(簡稱支點)、支點形式、支點布局，這些就是轉子支承方案所研究的問題。為表示轉子支點數目、形式和位置，常用2條橫線和3個數字表示，如a-b-c。前、后兩條橫線分別代表壓氣機轉子和渦輪轉子，兩條橫線前、后及中間的數字表示支點的數目。例如1-3-0的轉子支承方案，表示壓氣機轉子前有1個支點，渦輪轉子后無支點，壓氣機與渦輪之間有3個支點，整個轉子共支承在4個支點上。在研究轉子支承方案時，一般均將復雜的轉子簡化成能表征其特點的簡圖，在簡圖中用

5、小圓圈表示滾珠軸承，小方塊表示滾棒軸承。2) 轉子支承的基本形式雖然轉子的支承方案是多種多樣的，但是最基本的形式只有兩種：一種是簡支，另一種是懸臂支承，如圖6-8所示。任何支承方案都是這兩種基本形式的組合或變形。2.發動機轉子支承的方案支承方案有二支點的、三支點的，四支點以上的方案均不多見。支承形式分為簡支和懸臂支承或是這兩種形式的組合。下面舉一些典型例子說明支承方案的基本概念。1) 二支承點在發動機轉子剛性足夠的條件下(壓氣機級數少，燃燒室軸向尺寸短，轉子跨度小且軸足夠粗)，可以只需要支承在2個支點上，形成二支點支承方案，這樣可以簡化結構，減少承力構件，減輕重量。2) 三支承點3)四支點方案

6、四支點方案，除非特別長的轉子，如三轉子發動機的低壓轉子，這種方案已經用得比較少。4)雙轉子或三轉子支承方案多轉子(雙轉子、三轉子)發動機中，由于轉子數多、支承數目多，而且低壓轉子軸要從高壓轉子中心穿過，故結構復雜。但原則上可將發動機各轉子(高、中、低)分離開來分析，每個轉子按前述方法分別進行處理。然后根據剛性、傳力、裝拆、結構(滑油系統、軸承支承)等多方面要求綜合考慮。在三轉子發動機中，由于轉子數目增多了一個，因此增加了支承構件的復雜程度。從上述單轉子、多轉子發動機轉子支承方案的分析中可以看出，支承方案有以下要點。(1)支承方案的選擇與轉子結構(形式及剛性)和聯軸器的形式有關；(2)一個轉子至

7、少有2個支點；(3)每個轉子必須有一個止推支點，且只能有一個止推支點；(4)減少支點數目、采用中介支承有利于減輕結構重量，但可能影響轉子的振動特性；(5)盡量減少懸臂支承形式和中介支點。2.發動機轉子支承結構支承結構用來支承轉子，安裝固定軸承并保證軸承的潤滑、冷卻、密封、隔熱，保證傳遞載荷并減少軸承損傷。發動機轉子的負荷通過軸承及支承構件傳遞到發動機殼體上。支承結構由軸承、軸承機匣(安裝座)、承力構件等組成。6.1.3 發動機靜子承力系統發動機工作時，在轉子和靜子上作用的各種負荷，有的在零件或組件中抵消或部分抵消，有些則無法抵消而需傳出。這些需傳出的負荷通過一些承力框架、承力殼體和承力構件傳給

8、發動機安裝節。承受和傳遞負荷的承力框架、承力殼體和承力構件組成了發動機靜子承力系統。1. 單轉子發動機傳力方案1) 內傳力方案2)外傳力方案多級渦輪發動機，為減少渦輪轉子的懸臂彎矩，常將渦輪轉子支點放在渦輪的后面；當燃燒室很短，有時將支點放在渦輪后面或渦輪級間。這時，后支承的負荷只能通過外殼傳出，即發動機轉子后支承的負荷經承力構件與尾噴管及渦輪靜子的負荷匯合，通過發動機外殼傳至安裝節；而前支承負荷通過壓氣機機匣傳至安裝節。這種承力方案僅靠外殼傳力，稱之為外傳力方案。這時，渦輪后支承的承力構件需穿過高溫區域，因此必須采取隔熱措施。對于軸承更需隔熱并需加強冷卻潤滑，這些都增加了構造的復雜性。3)內

9、外混合傳力方案WP6發動機靜子承力系統。轉子前支承的負荷經前機匣、壓氣機機匣，與作用在這些機匣上的負荷一同傳給發動機安裝節。渦輪靜子及尾噴管的負荷通過渦輪外殼、燃燒室外殼以及渦輪軸機匣，分成內外兩路，連同這些組合件上的負荷一起傳至安裝節。同樣，渦輪轉子軸承的負荷也通過這內外兩路傳至安裝節。外殼與渦輪軸機匣前端借壓氣機末級整流葉片相連，后端借一級導向葉片內的拉桿相連，形成一個盒形的閉式傳力結構。內外兩路負荷的分配與內外傳力件的剛性及其前后兩端的聯結方案有關。這種方案稱為內外混合傳力方案。4) 內外平行傳力方案帶有環型燃燒室的發動機，如發動機轉子的后支點在渦輪的前面，由于在高溫的環型燃氣通道內采用

10、支柱結構十分困難，此時渦輪支承的負荷可僅通過渦輪軸機匣單獨傳出，而發動機外殼只傳遞尾噴管及渦輪靜子的負荷，形成了內外平行傳力方案。后支承的承力構件不通過高溫區域與外殼相連，使軸承工作溫度降低，但是由于渦輪軸機匣直徑較小，需在結構上加強剛性。2.雙轉子發動機傳力方案在雙轉子發動機靜子承力系統中，一般有內、外涵道二層機匣。渦輪前靜子部件的傳力路線與單轉子發動機的傳力方案類似，除中介支點外，各個支點負荷均通過專門的承力構件傳至發動機內涵道的機匣，經中間機匣及風扇排氣機匣承力框架傳至主安裝節。高壓渦輪附近支點負荷的傳遞路線，仍然有內外混合傳力、內外平行傳力、外傳力之分。低壓渦輪后支點的負荷只能用外傳力

11、方式傳出，并與高壓渦輪附近支點的傳力路線匯合。這里所指的外傳力部分，主要是通過發動機內涵道機匣傳遞的，根據不同機種的結構方案，外涵道機匣可承受并傳遞部分載荷。3承力系統構件RB211三轉子大流量比渦輪風扇發動機的轉子與承力系統圖。該發動機3個轉子共計8個支點，其中低壓轉子止推支點為中介支點，4個承力框架。它們由中壓壓氣機進口導流葉片、中高壓壓氣機間中間機匣(鑄造機匣)、中壓渦輪導向器內的承力構件，以及低壓渦輪后軸承機匣等構成。核心機的機匣作成雙層的，其負荷在前端由風扇出口整流葉片以及整流葉片后位于水平位置上的兩個A形框架(圖中未注出)傳至裝于風扇機匣上的主安裝節，在后端通過渦輪后軸承機匣上的輔

12、助安裝節傳至飛機。除上述提及的承力構件外，常作為靜子承力系統承力構件的還有壓氣機整流葉片(如WP6的第9級整流環)、風扇排氣機匣(如PW4000等)、渦輪排氣機匣、環型燃燒室的擴壓器等承力構件。6.1.4 發動機轉子封嚴裝置封嚴裝置的作用是防止滑油從發動機軸承腔漏出，控制冷卻氣流和防止主氣流的燃氣進入封嚴腔。在燃氣渦輪發動機上使用了多種封嚴方法，常用的有篦齒式、漲圈式、石墨式(碳封嚴)、浮動環式等，選擇何種封嚴方法取決于周圍的溫度和壓力、可磨蝕性、發熱量、重量、可用的空間，易于制造、安裝及拆卸。1篦齒封嚴件它屬于非接觸式的封嚴裝置，這種封嚴件廣泛用來擋住軸承腔中的滑油，它還用作控制內部空氣流的

13、限流裝置。篦齒封嚴件包括一個帶篦齒的旋轉件和一個靜止的座孔，座孔嵌襯有一層柔軟的可磨材料襯帶或裝上一個耐高溫的蜂窩結構。在發動機開始運轉時，封嚴齒輕輕地摩擦并切入這個襯帶，使它們之間的間隙成為最小。當它用于軸承腔封嚴時，要求軸承腔的壓力低于腔外壓力，外腔中壓力較高的空氣通過篦齒與封嚴環間的間隙向內逸流，阻止了滑油的外泄。由于篦齒尖端和襯套存在間隙，因而工作不受轉速和溫度的限制，但是封嚴效果不如接觸式封嚴，軸向尺寸也較大。2浮動環封嚴裝置它有一個金屬環，安置在靜止機匣緊密結合的槽中。在油腔的內外壓差的作用下，浮動環緊貼在槽座的端面A上，形成了徑向間隙式和端面接觸式的混合封嚴裝置。該環和旋轉軸之間的正常運轉間隙比篦齒式封嚴件所能達到的間隙為小。但這種環形封嚴件不適用于高溫區，由于高溫會使滑油結焦，導致環形件卡在機匣中。3液壓封嚴件這種方法常常用于兩個旋轉件之間來封嚴軸承腔。它與篦齒式或環形封嚴件的不同之處在于不允許受控的空氣流穿過封嚴件。液壓封嚴件由一個封嚴齒浸在一個滑油環帶中形成，這個滑油環帶是由離心力造成的。