航空发动机滑油系统.ppt

第十一章滑油系统 11 1滑油系统的功用和滑油功用润滑减小摩擦力 减小摩擦损失原理冷却降低温度 带走热量原理清洁带走磨损的微小颗粒防腐原理除此之外 滑油系统还为其它系统提供工作介质 封严 并是发动机状态的载体 11 1 2滑油航空发动机所使用的滑油要求1 粘度 粘度是流体反抗切向力的能力 在滑油系统中用60cm3的滑油在一定的温度下 流过一个已精确标定的小孔所需要的以秒为单位的时间这实际上是测量滑油的流动阻力 因为流动阻力越大 则流过小孔所需的时间越长 同种滑油粘性系数的高低主要受滑油温度的影响温度高 则粘度低 温度低 则粘度高好的滑油要求其粘性随温度的变化愈小愈好 原因 航空发动机所选用的滑油要求在金属部件表面能形成一定厚度 又能保持适当油膜强度的粘性系数最低的滑油 可保证润滑 又可以保证冷却 而且流动性好 2 闪点使滑油蒸汽产生闪燃的温度称为闪点要求滑油的闪点高于滑油工作的最高温度防止可能的火灾 滑油消耗量过大及保证很好的润滑 3 燃点有足够的可燃滑油蒸汽供给燃烧的最低温度称为燃点要求滑油的燃点高于滑油工作的最高温度4 良好的流动性滑油的流动性与滑油的粘性系数有关滑油具有适当的粘性 且随温度的变化较小 以减少流动损失 除了上述要求外 滑油还要有较好的抗氧化性和抗泡沫性起泡沫会使金属表面的油膜不连续 增大摩擦和摩损 降低输出功率 冷却效果差 且降低高空性能 不腐蚀金属 毒性小等 滑油种类润滑油的种类有矿物基的滑油 即从石油中提炼的 有从动物 植物提炼的 有带添加剂的燃气涡轮发动机使用合成滑油 即从动物 植物 矿物基滑油提炼人工合成的优点不易沉淀而且高温下不易蒸发缺点不管溅到什么地方 都可能产生气泡和掉漆它不能同矿物基滑油混合 而且生产厂要求不同等级 型号的滑油不要混合合成滑油有填加剂 易被皮肤吸收 有高毒性 应避免长时间暴露和接触皮肤 11 2滑油系统的组成 根据部件划分 由滑油箱 增压泵 滑油滤 回油泵 滑油散热器 油气分离器 指示系统和磁性堵塞组成 11 2 1滑油箱滑油箱用来存放滑油干槽式有独立外部油箱的滑油系统称不过现在燃气涡轮发动机绝大部分是干槽式一般用铝合金钣或钢钣焊接而成 通常安装在发动机上湿槽式如果滑油存在于发动机内集油槽或集油池中滑油箱要求1 膨胀空间滑油箱应留有一定的膨胀空间这是因为使用过的滑油温度高 体积有一定的膨胀流动过程中会产生一些泡沫 亦使滑油体积变大膨胀空间的大小 根据美国联邦航空局 FAA 的规定为0 5加仑或滑油箱容积的10 二者中较大的那个数字 图11 2滑油箱 2 注油口注油口分为重力注油口和压力注油口 根据美国联邦航空局的要求在注油口的口盖上应标有 oil 字样 3 滑油量标尺在滑油箱内应有滑油标尺或观测窗口 便于了解滑油箱内的滑油量 滑油量表示现有的滑油容积油箱有传感器测量油箱滑油量 并在驾驶舱仪表上指示 4 放油孔在滑油箱底部应有放油孔 5 油气分离器油箱中装有油气分离器 将滑油回油中的气体分离滑油继续循环使用 11 2 2滑油泵滑油泵多为齿轮泵滑油泵分为增压泵和回油泵增压泵和回油泵作成一体增压泵的功用是使滑油增压回油泵是抽回滑油 一般回油泵的容积至少大于增压泵容积的两倍回油温度高 且有泡沫 使回油滑油的容积大于供油容积增压泵后有调压活门保证在各种状态下滑油压力一定也就是控制供往各润滑部位的滑油压力 防止因滑油压力过高可能导致滑油系统渗漏和损坏系统中的某些部件 图11 3齿轮泵 11 2 3滑油滤油滤的功用过滤滑油中的微粒 使供应到轴承处的滑油是清洁干净的 油滤的分类网状油滤 杯型油滤和螺纹式油滤 蓖齿型油滤四种 油滤的标尺微米或数目 数目目是1平方英寸网眼的数目 主滑油滤的组成由壳体 滤芯 旁路活门 单向活门和压差电门组成1 滤芯过滤滑油 2 旁路活门在滑油滤进 出口之间有旁路活门当滤芯堵塞而使油滤进 出口压差达到一定数值时 旁路活门打开 滑油不通过油滤 直接供应到轴承处因为供应不清洁的滑油比不供应滑油要好得多与此同时 滑油压差电门接通 警告灯亮 表明油滤堵塞 应清洗油滤但这时不做维修 发动机仍能正常工作3 单向活门在油滤出口处 还装一个单向活门在发动机停车不工作时 在弹簧力的作用下 此活门关闭 堵住出口 防止滑油箱中的滑油在重力的作用下 流入发动机的轴承处 造成油箱缺油发动机工作时 油泵输出滑油 此活门打开滑油滤安装在增压泵之后 故又称为高压油滤 11 2 4滑油 燃油热交换器滑油 燃油热交换器的功用冷却滑油 加热燃油空气 滑油散热器用冲压空气来冷却滑油滑油 燃油热交换器组成壳体 蜂巢管 旁通活门 滑油温度传感器等部件蜂巢管蜂巢管内流动燃油 外部流动滑油 进行热交换为了更好地进行热交换 设有隔板 迫使滑油上下流动旁通活门 温度控制活门 当温度较低 滑油粘度较大 或当散热器进出口压差达到50PSI时 此活门打开 滑油不流过散热器直接供油 以保证低温起动滑油温度传感器测量出口处的滑油温度 热油箱滑油 燃油热交换器可以位于供油路上冷油箱滑油 燃油热交换器位于回油路上11 2 5油气分离器功用为防止滑油箱 齿轮箱和轴承腔中的压力过高 在滑油系统中有通大气的通风口在空气通往机外之前 空气中的油滴将被油气分离器分离出来通过油气分离器 去除气泡 蒸汽 防止供油中断或破坏油膜 减少滑油消耗 滑油继续循环使用 空气通到机外 离心式油气分离器 11 2 6滑油指示系统功用指示发动机滑油系统是否工作正常 指出可能存在的故障滑油指示系统组成滑油温度 滑油压力和滑油消耗量 压差电门和警告灯这些均在驾驶舱显示温度指示测量的是供向发动机的滑油温度对于反向式的滑油系统 温度传感器安装在供油路的散热器的出口处 压力指示测量的是供向发动机的滑油压力 滑油低压警告电门当通往发动机的滑油压力过低时 将接通此电门 这时应立即停车进行检查和维修工作 以保证发动机的正常工作 11 2 7磁性金属屑探测器磁性金属屑探测器安装在回油路上 如油箱 附件齿轮箱和各轴承的回油管路上 功用用来探测发动机机件的工作情况 判断轴承和齿轮的摩损情况其内部的永久磁铁和滤网吸附含铁的粒子 碎块 它们定期拆下检查 在高倍放大镜下观察分析磁屑探测器有自封活门防止磁性堵塞拆下时滑油流出它们还可能接通驾驶舱的警告系统 提供飞行中的指示 滑油中金属含量 理化性能还可通过滑油油样分析 一般在发动机停车后维护前取油样 通过光谱分析 铁谱分析做出发动机内部状况的判断滑油取样时 注意不要发生烫伤 避免滑油中毒 典型的发动机的滑油系统组成 根据系统划分 分为压力系统 回油系统和通气系统三个部分1 压力系统压力系统又叫供油系统它是从滑油箱开始 到滑油喷嘴结束其中包括有增压泵 滑油滤 调压活门 滑油 燃油热交换器 最后油滤等 最终油滤的功用是进一步过滤滑油 防止堵塞滑油喷嘴 保证滑油系统正常工作2 回油系统回油系统从轴承腔开始 到滑油箱结束3 通气系统通气系统包括油气分离器和各部分的通气管路其功用是平衡滑油腔的压力 减少滑油消耗量 保证滑油系统的正常工作 11 3滑油系统的分类11 3 1按循环性质分类按循环性质分为调压活门式系统和全流式系统 1 调压活门式供油路中的滑油压力限制到给定的设计值来控制向轴承腔供应的滑油流量滑油压力由调压活门控制当超过设计值时 它允许滑油从增压泵出口回油 在所有发动机正常工作转速下 它都提供恒定的供油压力2 全流式在整个发动机转速范围内达到要求的滑油流量 它不用调压活门 可有释压活门滑油压力由增压泵转速 滑油喷嘴尺寸 轴承腔压力决定由于滑油压力随工作状态变化而改变 保证发动机各个状态下滑油压力和流量要求 特别是高功率状态的要求 图11 9调压活门式滑油系统 图11 10全流式滑油系统 11 3 2按系统循环方式分类干糟再循环式滑油系统按系统循环方式通常分为单回路系统和双回路系统区别在于在循环系统中增压泵前有无辅助增压泵在单回路系统中增压泵前没有辅助增压泵 1 单回路循环滑油系统单回路循环滑油系统 依据滑油散热器在循环系统中所处的位置不同可分为单回路正向循环式单回路反向循环式 单回路正向循环式滑油系统将滑油散热器安装在回油路上的滑油系统这时油箱中的滑油温度较低 称为冷油箱 图11 11单路正向循环式滑油系统 单回路反向循环式滑油系统将热交换器安装在供油路上的滑油系统这时油箱中的滑油温度较高 称为热油箱特点用于润滑和冷却的滑油全部返回滑油箱散热器安装在供油路上滑油中的气体少 便于传热 散热器的尺寸小供油压力由调压活门保持为一恒定值 系统具有较好的工作性能和高空性能 目前民用航空发动机的滑油系统多为单回路全流式反向循环系统CFM56 3 RB211 535和V2500涡扇发动机 图11 12单路反向循环式滑油系统 2 双回路循环滑油系统在双回路循环系统中 在增压泵前装有辅助供油泵双回路循环系统按回油路线的不同 又可分为 双回路长循环式滑油系统 2 双回路短循环式滑油系统 双回路循环滑油系统主要优点 一是由于绝大部分循环回油绕过了滑油箱 而直接流到增压泵进口 这将加速了滑油的预热 减少了发动机暖车时间 缩短了飞机起飞准备时间 从而减少了发动机的非生产使用时间和油料的消耗二是由于在供油路中装有辅助供油泵 从而保证了在增压泵进口具有一定的剩余压力 避免了在增压泵进口形成气塞的可能性 因而使滑油系统工作具有更高的高空性 11 4典型的发动机滑油系统滑油系统提供增压的滑油润滑 冷却和清洁发动机主轴承 齿轮箱齿轮系和附件传动系统润滑螺旋桨轴承 减速器和用于涡桨发动机扭矩计热滑油也同燃油热交换 防止燃油结冰润滑方法一般称为校准系统每个轴承由在所有发动机工作转速下提供合适滑油流量的校准孔专门控制的 11 5滑油系统的常见故障1 滑油的污染 污染物有 燃油 水分 灰尘 碳渣 金属屑 酸性物质等当滑油在使用中受到污染时 应更换滑油 2 滑油系统的检查 对滑油系统的检查项目有 检查滑油滤 检查磁堵 滑油取样进行光谱和铁谱分析 常见故障 滑油压力过高 滑油压力过高容易引起滑油泄漏 造成滑油消耗量过大 还导致系统中的薄壁结构部件 如散热器 损坏 造成滑油压力过高的原因有 传感器有故障 滑油泵有故障 释压活门卡在关位等 滑油压力过低 滑油压力过低会造成滑油流量太少对润滑和冷却不利 使轴承处过热 若滑油压力低于允许最小值 应停车 造成滑油压力过低的原因有 传感器有故障 滑油泵有故障 释压活门卡在开位 漏油 滑油温度过高 滑油温度过高则粘度系数降低 在金属部件表面不能形成一定厚度的油膜 使润滑 冷却效果不良 而且会加大摩损 使功率下降 造成滑油温度过高的原因有 传感器有故障 释压活门卡在开位