浅谈双转子涡轮喷气发动机装配车设计

朱雄辉

摘 要：航空涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机，其特点是在气流完全依赖产生的推力，是一种实用的喷气式战斗机。在发动机进行维修作业时需要分解检查，由于发动机属于薄壁合金零部件，在分解过程中需要按照一定的步骤进行。由此需要借助翻转装配车架，以便完成整个发动机的分解和装配作业。掌握发动机翻转装配车架的设计知识，对于我们正确使用和维护发动机翻转装配车架，充分发挥其性能，正确分解和装配发动机零部件，存在很大的联系，是十分必要的。

关键词：双转子涡轮；喷气发动机；装配车设计

中图分类号：TD264 文献标识码：A

在航空发动机被称为“工业之花”是国家科技、工业和国防实力的重要标志。世界上自主研发的高性能航空发动机国家只有美国、英国、俄国等少数几个国家，技术门槛高。某型航空发动机从最初到现在成为中国显著的发展产业，从最初的模仿到自主设计和制造高性能航空发动机，经历了一个漫长的发展道路。

1.航空涡轮喷气简介

航空涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机，完全依赖燃气流产生推力，通常用作电力高速飞机。离心轴流式涡轮喷气发动机相比，具有横截面小，具有高压缩比的优势，现如今是轴向涡轮喷气发动机，是一种实用的喷气式战斗机。

航空涡轮喷气式发动机飞行一定时间后需要进行必要的修理工作。在发动机进行维修作业时需要分解检查，由于发动机属于薄壁合金零部件，在分解过程中需要按照一定的步骤进行。由此需要借助翻转装配车架，以便完成整个发动机的分解和装配作业。

在高空飞行时失效会随时危机飞行员和整个飞机的安全。对涡轮喷气式发动机装配车架的设计工作是对整个发动机维修工作的支持，具有重大意义。因此选择进行涡轮喷气式发动机装配车架的设计也是对发动机维修工作准备前的学习。

掌握发动机翻转装配车架的设计知识，对于我们正确使用和维护发动机翻转装配车架，充分发挥其性能，正确分解和装配发动机零部件，存在很大的联系，是十分必要的。

2.涡轮涡杆减速器

2.1 涡轮涡杆机构定义

涡轮涡杆的基本参数：模数M，压力角，涡直径系数Q，导程角，涡头，涡轮齿轮齿顶系数（取值为1）和间隙系数（取值为0.2）。其中，模数M和压力角是蜗轮轴的表面模量和压力角，即涡轮端部模数和压力角，是标准值；涡杆直径系数q为涡杆分度圆直径与其模数m的比值。正确的啮合条件是：轴向模数的端部等于蜗轮和蜗轮的标准值，涡轮轴角的表面压力应面对压力等于蜗壳的角度和标准值，

即m（杆）=m（轮），α（杆）=α（轮）。

涡轮涡杆机构的特点：

（1）它可以得到一个大的传动比，这是更紧凑的比斜齿轮机构。

（2）两齿轮啮合齿线接触，承载能力远高于十字斜齿轮机构。

（3）螺杆的传动相当于螺旋传动，是一种多齿啮合传动。

（4）具有自锁性。当程角小于蜗轮当量摩擦角之间，具有自锁机构，可实现反向自锁。用于起重机械自锁蜗轮，反向自锁可以起到安全保护的作用。

（5）传动效率低，磨损严重，啮合齿相对滑动速度较大，摩擦损失大，效率低，降低热热，经常使用的减摩耐磨材料及良好的润滑装置好的价格昂贵，因此成本高。

（6）涡杆轴向力较大。

2.2 车架涡轮涡杆减速器

车架涡轮涡杆减速器是由铸造减速器上下箱体作为基座，方便安装涡轮、涡杆、轴承、输出轴、齿轮组。铸造减速箱安装于基座上，并且连接在涡轮上的输出轴与弓形支架装配好，同时与左右承力销轴线对齐。

此外减速器驱动可选择气动驱动、电动驱动和人力驱动。

（1）气动驱动：使用压缩空气，通过空气推动蜗杆轴来产生旋转动力。

（2）电动驱动：使用三相异步电动机，通过齿轮组降低传动速度，再由蜗轮输出来到达传递动力的目的。

（3）人力驱动：使用轮盘，通过人力驱动轮盘，再由齿轮组传递至涡杆，其次由涡杆传递给涡轮轴输出动力。

3.涡轮涡杆常见问题及解决方法

3.1 涡轮涡杆减速器

①减速机发热和漏油。为了提高涡轮减速器的效率是常用的有色金属做的（采用H62铜涡轮的设计），蠕虫是用硬质钢（用45钢的设计）。由于滑动摩擦，操作会产生更多的热量，使零件的减速器与密封件之间的热膨胀差。与润滑油表面形成的间隙，由于高温薄，容易造成泄漏。造成这种情况的原因主要有4点，一是材料搭配不合理；二是摩擦接触表面质量；三是选择润滑油量四不正确；四是装配质量差，操作环境差。

②涡轮磨损。涡轮一般采用锡青铜，配对的涡杆材料用45钢淬硬至HRC45～55，或淬火40CrHRC50?55蜗杆磨床磨削后表面粗糙度ra0.8μm，减速机正常运行时磨损很慢，减速机可以使用10年以上。如果磨损速度较快，我们必须考虑选择是否正确。超负荷运转，以及材质的涡轮棒，装配质量或使用环境等原因。

③传动小斜齿轮磨损。一般发生在垂直安装的主减速器，以及润滑油添加剂和油品种。

④涡杆轴承损坏。当故障发生时，即使齿轮箱密封良好，经常在减速器中发现齿轮油中有乳化，轴承锈蚀，腐蚀和损坏。这是因为在减速器运转一段时间之后，齿轮油的温度升高与冷却水混合。当然，它也与轴承的质量和组装过程密切相关。

3.2 解决方法

①保证装配质量。可以购买或做一些特殊工具，拆卸和安装零件减速，尽量避免敲击锤等敲击乐器；更换齿轮，涡轮涡旋，尽量使用原装零件和成对更换；输出轴总成，应注意使用公差；防粘剂保护空心轴，防止磨损或锈蚀，维修难以清除。

②选择润滑剂和添加剂。一般涡轮减速器齿轮油220#重负荷，频繁起动，减速器使用环境苛刻，选用润滑油添加剂。用密封调节器和防漏剂，使环保持柔软和柔韧，减少漏油。

③选择减速器的安装位置。当允许的位置时，尽量不要使用垂直安装。垂直安装，加油量多于安装水平，可能造成减速器加热和漏油。

④建立润滑维护系统。根据润滑工作中“五”原理的减速机保养，使每台减速机都有责任定期检查和發现故障，立即停止使用，及时维修，更换润滑油。

结语

最后，前面的风扇具有增加空气进入压缩机前压力和速度降低的优势，让进入空气压缩机之前被处理，以免增加发动机的涵道比的阳性总体积减少压缩机直径。由于低压和高压机涡扇发动机，机在不同速度、不同轴和涡轮驱动，整体经营范围可以控制提高安全性。设计涡轮喷气式发动机装配车能够更加全面地认识发动机，并运用所学的机械相关知识，同时能掌握发动机修理作业的相关要求。

参考文献

[1]李富亮，雷勇.航空发动机全流程参数试验中温度和压力测量综述[J].机械设计与制造，2010（3）：255-256.

[2]周群.国产航空发动机润滑油在国内民用飞机上的应用研究[J].民用飞机设计与研究，2011（2）：65-69.

[3]李名家，钱程，何万国，等.燃气轮机燃烧室故障分析及试验研究[J].热能动力工程，2010（5）：478-481.