淺談雙轉子渦輪噴氣發動機裝配車設計

朱雄輝

摘 要：航空渦輪噴氣發動機是一種渦輪發動機，其特點是在氣流完全依賴產生的推力，是一種實用的噴氣式戰斗機。在發動機進行維修作業時需要分解檢查，由于發動機屬于薄壁合金零部件，在分解過程中需要按照一定的步驟進行。由此需要借助翻轉裝配車架，以便完成整個發動機的分解和裝配作業。掌握發動機翻轉裝配車架的設計知識，對于我們正確使用和維護發動機翻轉裝配車架，充分發揮其性能，正確分解和裝配發動機零部件，存在很大的聯系，是十分必要的。

關鍵詞：雙轉子渦輪；噴氣發動機；裝配車設計

中圖分類號：TD264 文獻標識碼：A

在航空發動機被稱為“工業之花”是國家科技、工業和國防實力的重要標志。世界上自主研發的高性能航空發動機國家只有美國、英國、俄國等少數幾個國家，技術門檻高。某型航空發動機從最初到現在成為中國顯著的發展產業，從最初的模仿到自主設計和制造高性能航空發動機，經歷了一個漫長的發展道路。

1.航空渦輪噴氣簡介

航空渦輪噴氣發動機是一種渦輪發動機，完全依賴燃氣流產生推力，通常用作電力高速飛機。離心軸流式渦輪噴氣發動機相比，具有橫截面小，具有高壓縮比的優勢，現如今是軸向渦輪噴氣發動機，是一種實用的噴氣式戰斗機。

航空渦輪噴氣式發動機飛行一定時間后需要進行必要的修理工作。在發動機進行維修作業時需要分解檢查，由于發動機屬于薄壁合金零部件，在分解過程中需要按照一定的步驟進行。由此需要借助翻轉裝配車架，以便完成整個發動機的分解和裝配作業。

在高空飛行時失效會隨時危機飛行員和整個飛機的安全。對渦輪噴氣式發動機裝配車架的設計工作是對整個發動機維修工作的支持，具有重大意義。因此選擇進行渦輪噴氣式發動機裝配車架的設計也是對發動機維修工作準備前的學習。

掌握發動機翻轉裝配車架的設計知識，對于我們正確使用和維護發動機翻轉裝配車架，充分發揮其性能，正確分解和裝配發動機零部件，存在很大的聯系，是十分必要的。

2.渦輪渦桿減速器

2.1 渦輪渦桿機構定義

渦輪渦桿的基本參數：模數M，壓力角，渦直徑系數Q，導程角，渦頭，渦輪齒輪齒頂系數（取值為1）和間隙系數（取值為0.2）。其中，模數M和壓力角是蝸輪軸的表面模量和壓力角，即渦輪端部模數和壓力角，是標準值；渦桿直徑系數q為渦桿分度圓直徑與其模數m的比值。正確的嚙合條件是：軸向模數的端部等于蝸輪和蝸輪的標準值，渦輪軸角的表面壓力應面對壓力等于蝸殼的角度和標準值，

即m（桿）=m（輪），α（桿）=α（輪）。

渦輪渦桿機構的特點：

（1）它可以得到一個大的傳動比，這是更緊湊的比斜齒輪機構。

（2）兩齒輪嚙合齒線接觸，承載能力遠高于十字斜齒輪機構。

（3）螺桿的傳動相當于螺旋傳動，是一種多齒嚙合傳動。

（4）具有自鎖性。當程角小于蝸輪當量摩擦角之間，具有自鎖機構，可實現反向自鎖。用于起重機械自鎖蝸輪，反向自鎖可以起到安全保護的作用。

（5）傳動效率低，磨損嚴重，嚙合齒相對滑動速度較大，摩擦損失大，效率低，降低熱熱，經常使用的減摩耐磨材料及良好的潤滑裝置好的價格昂貴，因此成本高。

（6）渦桿軸向力較大。

2.2 車架渦輪渦桿減速器

車架渦輪渦桿減速器是由鑄造減速器上下箱體作為基座，方便安裝渦輪、渦桿、軸承、輸出軸、齒輪組。鑄造減速箱安裝于基座上，并且連接在渦輪上的輸出軸與弓形支架裝配好，同時與左右承力銷軸線對齊。

此外減速器驅動可選擇氣動驅動、電動驅動和人力驅動。

（1）氣動驅動：使用壓縮空氣，通過空氣推動蝸桿軸來產生旋轉動力。

（2）電動驅動：使用三相異步電動機，通過齒輪組降低傳動速度，再由蝸輪輸出來到達傳遞動力的目的。

（3）人力驅動：使用輪盤，通過人力驅動輪盤，再由齒輪組傳遞至渦桿，其次由渦桿傳遞給渦輪軸輸出動力。

3.渦輪渦桿常見問題及解決方法

3.1 渦輪渦桿減速器

①減速機發熱和漏油。為了提高渦輪減速器的效率是常用的有色金屬做的（采用H62銅渦輪的設計），蠕蟲是用硬質鋼（用45鋼的設計）。由于滑動摩擦，操作會產生更多的熱量，使零件的減速器與密封件之間的熱膨脹差。與潤滑油表面形成的間隙，由于高溫薄，容易造成泄漏。造成這種情況的原因主要有4點，一是材料搭配不合理；二是摩擦接觸表面質量；三是選擇潤滑油量四不正確；四是裝配質量差，操作環境差。

②渦輪磨損。渦輪一般采用錫青銅，配對的渦桿材料用45鋼淬硬至HRC45～55，或淬火40CrHRC50?55蝸桿磨床磨削后表面粗糙度ra0.8μm，減速機正常運行時磨損很慢，減速機可以使用10年以上。如果磨損速度較快，我們必須考慮選擇是否正確。超負荷運轉，以及材質的渦輪棒，裝配質量或使用環境等原因。

③傳動小斜齒輪磨損。一般發生在垂直安裝的主減速器，以及潤滑油添加劑和油品種。

④渦桿軸承損壞。當故障發生時，即使齒輪箱密封良好，經常在減速器中發現齒輪油中有乳化，軸承銹蝕，腐蝕和損壞。這是因為在減速器運轉一段時間之后，齒輪油的溫度升高與冷卻水混合。當然，它也與軸承的質量和組裝過程密切相關。

3.2 解決方法

①保證裝配質量。可以購買或做一些特殊工具，拆卸和安裝零件減速，盡量避免敲擊錘等敲擊樂器；更換齒輪，渦輪渦旋，盡量使用原裝零件和成對更換；輸出軸總成，應注意使用公差；防粘劑保護空心軸，防止磨損或銹蝕，維修難以清除。

②選擇潤滑劑和添加劑。一般渦輪減速器齒輪油220#重負荷，頻繁起動，減速器使用環境苛刻，選用潤滑油添加劑。用密封調節器和防漏劑，使環保持柔軟和柔韌，減少漏油。

③選擇減速器的安裝位置。當允許的位置時，盡量不要使用垂直安裝。垂直安裝，加油量多于安裝水平，可能造成減速器加熱和漏油。

④建立潤滑維護系統。根據潤滑工作中“五”原理的減速機保養，使每臺減速機都有責任定期檢查和發現故障，立即停止使用，及時維修，更換潤滑油。

結語

最后，前面的風扇具有增加空氣進入壓縮機前壓力和速度降低的優勢，讓進入空氣壓縮機之前被處理，以免增加發動機的涵道比的陽性總體積減少壓縮機直徑。由于低壓和高壓機渦扇發動機，機在不同速度、不同軸和渦輪驅動，整體經營范圍可以控制提高安全性。設計渦輪噴氣式發動機裝配車能夠更加全面地認識發動機，并運用所學的機械相關知識，同時能掌握發動機修理作業的相關要求。

參考文獻

[1]李富亮，雷勇.航空發動機全流程參數試驗中溫度和壓力測量綜述[J].機械設計與制造，2010（3）：255-256.

[2]周群.國產航空發動機潤滑油在國內民用飛機上的應用研究[J].民用飛機設計與研究，2011（2）：65-69.

[3]李名家，錢程，何萬國，等.燃氣輪機燃燒室故障分析及試驗研究[J].熱能動力工程，2010（5）：478-481.