传动装置和减速器.ppt

1、航空发动机构造The Windows on the Structure of Aero-engine(50学时),第1920讲 附件传动装置 减速器,所思索,主要内容,1.掌握附件传动装置的组成、驱动力、安装以及对其要求 2.掌握双速传动装置的组成以及其工作原理 3.掌握恒速传动装置的组成以及其工作原理 4.掌握减速器的功用以及减速器的结构特点,1.附件传动装置,1.1 发动机系统 在航空发动机中，除了进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管等主要部件外，还有一些保证发动机正常工作所需的各种附属系统，称为发动机系统（如起动系统、燃油系统、滑油系统、冷却系统等）。 在发动机系统和飞机系统（如液压系统

2、、气压系统、电气系统等）中，有一些发动机附件（如滑油泵、燃油泵等）和飞机附件（如液压泵、发电机等）有一定的功率、转速和转向要求，需要由发动机转子来驱动。这些附件一般都装在专门的附件传动机匣上，该附件传动机匣直接安装在发动机上。 1.2 附件传动齿轮箱 在发动机中，通常有一个或几个附件传动机匣或称为附件传动齿轮箱。,1.附件传动装置,1.3 附件传动装置 将发动机转子的功率、转速传输到附件并驱动附件以一定的转速和转向工作的齿轮轮系及传动轴的组合体，称为附件传动装置。 在现代航空发动机上，传动发动机附件的功率约占涡轮功率的0.20.5%，传动飞机附件的功率约占涡轮功率的0.30.6%，一台大型航空

3、发动机附件传动所消耗的功率可达3.03.7kw（400500马力）。附件及其传动装置的重量约占发动机重量的1520%。 1.4 组成 附件传动装置一般由中心传动装置和外部传动装置两部分组成。,1.附件传动装置,附件传动装置,1.附件传动装置,中心传动装置：将发动机转子的转动变为与发动机轴线相垂直的转动。以便将发动机转子的一部分功率传递到发动机外。中心传动装置一般由一对锥型齿轮1和2组成。 外部传动装置：将垂直于发动机转子轴线的转动变为轴向的转动，并将传递到发动机外的功率分配给各附属系统。外部传动装置一般由一对锥型齿轮3和4组成。,附件传动装置简图,1.附件传动装置,CFM56,1.附件传动装置

4、,CFM56,附件传动装置,CFM56,1.附件传动装置,CFM56,1.附件传动装置,1.附件传动装置,1.附件传动装置,1.5 驱动力和安装 1.5.1 驱动力 在单转子发动机中，附件传动装置均由压气机轴驱动。有的由压气机前部传动，有的由压气机后部传动。 在多转子发动机中，主要附件均由高压转子驱动（如CF6、JT9D、CFM56、RB199和RB211等）。附件传动装置大部分装在高压压气机前。低压转子、中压转子只驱动该转子的转速传感器、转速调节器、辅助滑油泵等。,1.附件传动装置,由压气机前部传动的附件传动装置,1.附件传动装置,由压气机后部传动的附件传动装置,1.附件传动装置,由高压轴传

5、动的附件传动装置,1.附件传动装置,1.附件传动装置,由高压轴传动的附件传动装置,1.附件传动装置,1.5.2 附件传动装置的安装 附件传动装置在发动机上的安装位置，除应考虑环境温度影响，即不要安装于高温区外，还应考虑到应使维修人员便于接近附件，即应具有较好的可达性。为此，如果飞机上的发动机距地面较近时，附件机匣最好装在发动机的上方。又如，在大直径高涵道比的涡扇发动机中，最好将附件置于核心机的下方，维护时只需打开发动机短舱罩，维护人员即可直接达到附件。,1.附件传动装置,1.5.3 对附件传动装置的要求 附件传动装置工作的可靠性，无论是对发动机还是飞机都是极端重要的，因此要求： 附件传动装置的

6、结构，必须保证在飞行包线范围内可靠工作 保证所有附件的转速、转向和需用功率 具有较小的外廓尺寸和重量，更换和维护容易等特点。,2.双速传动装置,2.1 作用 为了减少发动机附件的数目，减轻发动机的重量，有些发动机将起动机与发电机作为一体，成为起动-发电机。发动机起动时，作为直流电动机，输入直流电后驱动发动机转子旋转；起动后，作为发电机，由发动机驱动向飞机提供直流电。 起动-发电机作为起动机起动发动机时，需要有较大的扭矩作用于发动机转子上，因此需要减速后传动转子；发动机正常工作时，转子转速较高，而发电机的转速一般约为8000转分，转子需减速后传动发电机。这样就造成发动机采用起动-发电机时，需采用

7、不同的传动比带动起动-发电机，因此，双速传动装置的功用就是：连接附件传动装置和起动发电机，自动实现起动过程和工作过程（发电）两条不同的传动路线和传动比。,双速传动装置,2.双速传动装置,2.双速传动装置,2.2 双速传动装置的组成 典型的双速传动装置由两对正齿轮、一套棘爪离合器、一套摩擦离合器、一套滚棒离合器组成。如图所示。,典型的双速传动装置,2.双速传动装置,2.2.1摩擦离合器 摩擦离合器是起过载保护作用的。它由一组铜片、钢片、弹簧和内齿轮、外齿轮等组成。,摩擦离合器,单盘摩擦离合器,多盘摩擦离合器,2.双速传动装置,2.双速传动装置,2.双速传动装置,2.2.2 滚棒离合器 滚棒离合器

8、为超越离合器的一种。它由外环、隔圈、星形轮、卡圈、滚棒和前、后盖板等组成。,滚棒离合器工作原理图,2.双速传动装置,滚棒离合器,2.双速传动装置,2.2.3 棘爪离合器 棘爪离合器也是超越离合器的一种，它由棘轮、离合子、以及安装离合子的安装座等组成。,棘爪离合器,2.3双速传动装置的工作原理 双速传动装置是借助两套超越离合器，通过两条不同的传动路线，自动地获得在起动与发电两种工作状态下所需要的两种传动比。,2.双速传动装置,典型的双速传动装置,起动时的传动路线：,2.双速传动装置,起动后发电状态的传动路线:,2.双速传动装置,作业,1.涡轮机匣与工作叶片叶尖之间的径向间隙对涡轮效率有很大的影响

9、。为减小径向间隙而采取的措施主要有：、等。 2.涡轮是发动机中承受热负荷和机械负荷最大的部件，要保证涡轮在高温下可靠地工作，一要，二要 3.排气装置包括、等。是发动机必不可少的一个部件，其它排气装置则是根据发动机和飞机的特殊需要而设置的。,作业,4.图4-17为某航空发动机单级高压涡轮转子简图。试从以下几方面分析其结构特点：盘轴间装配定心；盘轴间工作定心；降低轴承工作温度的措施；涡轮轴后端壁向后凸出（外缘向前）的目的。 5.图4-20为JT9D发动机高压涡轮转子简图。试从以下几方面分析其结构特点：两级轮盘间的装配定心和连接方式；封严环1的作用；将涡轮短轴做在第二级轮盘上的好处等。,作业,6.发

10、动机尾喷管的通道可以是或，喷口面积可做成或。亚音速及低超音速飞机用的不带加力燃烧室的涡轮喷气发动机，以及涡轮后燃气焓降较小的涡桨发动机和涡扇发动机，都广泛采用尾喷管。 7.发动机设置反推力装置的主要目的是。,作业,8.在燃气涡轮发动机上，除了发动机主要部件外，还有许多附件系统来保证发动机的正常工作，最主要的附件系统有：、等。 9.附件传动装置一般由和两部分组成。在多转子发动机中，主要附件均由转子传动。,3.恒速传动装置,3.1 概述 在大中型飞机上，所采用的电源均为400Hz、115伏的交流电。交流电的质量取决于其频率的恒定，取得恒频交流电的方法目前有两种：电子式和机械式。 交流发电机是由发动

11、机通过附件传动装置来驱动的。对于机械式，交流发电机输出的交流电的频率f与发电机的电极对数p及发电机轴的转速n有关，其关系为:,当发电机的电极对数p一定时，发电机输出的交流电的频率f就只与发电机轴的转速n有关。为此，要得到恒频交流电，交流发电机的转速必须恒定。,3.恒速传动装置,3.2 恒速传动装置的功用 发动机的转速是变化的，为此在发动机的附件传动装置和发电机之间应有一套保持交流发电机转速恒定的变传动比装置，即恒速传动装置。 恒速传动装置的输入轴与发动机附件传动装置相连，转速是变化的，输出轴与交流发电机轴相连，转速是恒定的。 恒速传动装置的功用就是在发动机的各种状态下（即各种转速下）使交流发电

12、机以恒定的转速工作，以输出频率为400Hz的恒频交流电。,3.恒速传动装置,3.3 恒速传动装置工作状态: 由于发动机从慢车到起飞工作状态，其转速变化的范围很大，所以恒速传动装置有三种工作状态： 增速传动状态：当发动机的转速较低，恒速传动装置的输入转速小于恒速传动装置的输出转速，这时恒速传动装置的工作状态为增速传动状态。 减速传动状态：当发动机的转速较高，恒速传动装置的输入转速大于恒速传动装置的输出转速，这时恒速传动装置的工作状态为减速传动状态。 直接传动状态：当发动机的转速正好使得恒速传动装置的输入转速等于恒速传动装置的输出转速时，恒速传动装置的工作状态为直接传动状态。,3.恒速传动装置,3

13、.4 组成 典型的恒速传动装置，由差动齿轮传动机构、可变液压组件和固定液压组件三部分组成。 3.5 工作原理 输入环形齿轮的制动、反向差动和正向差动是由可变液压组件和固定液压组件的联合工作来保证的。也就是说，当输入轴转速由低逐渐增高时，液压马达起初应顺时针转动，在制动点上，液压马达不转动，随后应逆时针转动。这是由液压泵与液压马达组成的转速补偿装置来完成的。,3.恒速传动装置,正向差动工作状态,3.恒速传动装置,负向差动工作状态,3.恒速传动装置,CSD传动关系示意图,4.减速器,4.1 功用 用来联接并传动飞行器的推进装置（螺旋桨或旋翼），使被传动的推进装置与航空燃气涡轮发动机的各旋转部件均在

14、各自最有利的切线速度（转速）下工作，以提高这些部件和推进装置的效率。 通常应用在涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机上。目前，有些大流量比的涡轮风扇发动机(ALF502)也利用减速器来传动风扇，这种带有减速器的风扇称为传动式风扇。,4.减速器,在燃气涡轮发动机中，为提高涡轮的效率，涡轮转子叶片尖部的切线速度很高。不同空气流量的发动机由于流通部分平均直径不同，相应于这些切线速度的最有利的工作转速也不同。 大空气流量的发动机工作转速为800010000转/分 中等空气流量的发动机工作转速为1500018000转/分 小空气流量的发动机工作转速为2200060000转/分 大功率的亚音速螺旋桨对应于效率最

15、高时的工作转速仅8001200转/分 中、小型直升机的旋翼工作转速为320360转/分 重型起重直升机旋翼工作转速只有120180转/分,4.减速器,机内减速器：减速器与燃气发生器联为一体，组成一整台发动机时称为机内减速器，一般涡轮螺旋桨发动机与传动风扇用的减速器都是如此。,机内减速器,4.减速器,机外减速器：有时为适应飞行器结构的需要，可将减速器自成一个独立的部件装在飞行器上，这种减速器称为机外减速器。 在直升机上，涡轮轴发动机要通过机外减速器分别带动旋翼与尾翼，此减速器又称为直升机的主减速器 。,机外减速器,4.减速器,4.2 减速器的结构形式 减速器的结构取决于它的传动方式，而传动方式主

16、要与减速比的大小有关。 减速比大时，通常采用简单的平行固定轴的传动方式，与一般常用的齿轮减速器相同，传动式风扇的减速器一般采用这种形式。在直升机上使用的涡轮轴发动机，由于有机外主减速器，其机内减速器减速比较大，一般也使用简单的平行固定轴传动，有时减速齿轮可以有两级。 当减速比较小时，为使减速器结构紧凑，尺寸、重量小，通常采用各种行星式减速传动方案。根据减速比大小，可有一级或二级。 差动式的传动方案。,4.减速器,一、涡轮螺旋桨发动机的双级行星齿轮减速器 涡轮螺旋桨发动机的减速器由于减速比较小，通常要采用行星式减速的传动方案。比较常用的是双级行星齿轮减速器。 例子：PT6A-27涡轮螺旋桨发动机

17、的减速器。PT6A-27：小型民用飞机的涡桨发动机，其起飞功率为500kW，螺旋桨由发动机的自由涡轮经减速器带动，在各种工作状态均保持其转速为2200转/分。自由涡轮工作转速为33000转/分，减速器减速比为0.0688。,4.减速器,PT6A-27涡轮螺旋桨发动机的减速器,4.减速器,在某些中等功率或大功率的涡轮螺旋桨发动机上，为了改善轮齿负荷的分配情况，采用差动式行星齿轮减速器。,二、涡轮螺旋桨发动机的双级差动式行星齿轮减速器,涡桨5发动机减速器的传动关系,涡桨5发动机双级差动式行星齿轮减速器的传动方案,4.减速器,4.减速器,三、传动式风扇的减速装置 ALF502涡轮风扇发动机的传动式风扇。 ALF502发动机的推力为33.34KN，涵道比为55.7。发动机低压转子转速为17250转/分，风扇转速为71127255转/分。其减速器的减速比为0.43，由于减速比较大，所以采用简单的固定轴、内外齿圈式的传动方案。 主动齿轮通过安装在固定托架上的7个中介齿轮带动外面的内啮合的大齿圈。大齿圈的轮毂以套齿传动风扇轴。各中介齿轮以两个滚棒轴承支在托架上，托架以销钉等联接件固定在风扇后中介机匣上。,4.减速