发动机附件传动装置电子教案

1、项目 （任务）模块六 发动机附件传动装置授课班级授课教师地 点课时/累计审批/日期张宏超2授课周次课程类型理论教学方法理实一体教学目标知 识 目 标能力（技能）目标1.掌握发动机附件传动装置的方式；2.掌握发动机恒速装置的组成和工作原理；3.掌握发动机二速传动装置的组成和工作原理。1.能识别不同类型的发动机附件传动装置； 2.能讲解发动机恒速装置的组成和工作原理；3. 能讲解发动机二速传动装置的组成和工作原理。重难点及解决方法1.识别不同类型的发动机附件传动装置；2.讲解发动机恒速装置的工作原理。解决方法：理论联系实际，用实物讲解；用动画演示工作原理。能力训练任务及案例用挂图和动画讲解为什么有

2、恒速装置?举例说明恒速装置失灵的危害和严重后果。教学回顾6.2 附件传动装置在航空燃气涡轮发动机上，不仅有压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管等主要部件，而且还有一些保证发动机正常工作的各种附属系统，如启动系统、燃油系统、滑油系统等。在这些系统中，有一些附件如滑油泵、燃油泵、液压泵、发电机等，有一定的转速、转向和功率的要求，需要由发动机来驱动。另外，由于这些附件大部分只能装在发动机机匣外面，因此需要通过一些齿轮系和传动轴将发动机的功率按照一定的转速和转向传给各附件，这些齿轮和传动轴就组成了附件传动装置。附件传动装置一般可分为内部齿轮箱(进口齿轮箱)、转换齿轮箱(角齿轮箱或称中间齿轮箱)和外部齿轮箱(附

3、件齿轮箱)三部分。径向传动轴可以分为短轴传动和直接传动两种形式。径向传动轴的作用是将传动从内部齿轮箱传到外部的外部齿轮箱，在不可能将径向传动轴与附件齿轮箱连接的时候，就要使用转换齿轮箱，通过伞齿轮将径向传动改变成通向外部齿轮箱的方向，如转换齿轮箱的输出经水平传动轴连到外部齿轮箱。外部齿轮箱包括各附件的传动装置，为各个附件提供安装座。在它的前面和后面装有燃油泵、滑油泵、起动机、液压泵、整体驱动发电机、专用发电机以及孔探检查用的手摇传动座等。各齿轮箱的轴承、齿轮需要滑油润滑。附件驱动系统的封严主要在于防止滑油流失。6.2.1附件在发动机上的安装和传动在燃气涡轮发动机上，有许多附件需要由发动机的燃气

4、涡轮带动。这些附件分为发动机附件和飞机附件。前者属于发动机的各系统，如燃油系统的主泵和增压泵，滑油系统的滑油泵、回油泵、油气分离器和离心通风器等，起动系统的起动电机，操纵和调节系统的离心活门、转速表发电机等；后者属于飞机上的各系统，如液压系统的主液压泵和助力系统液压泵，电气系统的交直流发电机，气压系统的压气机等。所有这些附件的种类和数量决定于发动机和飞机的类型和用途。如涡桨发动机和民用客机用的涡轮风扇发动机的附件较多，歼击机用的发动机附件居中，靶机发动机的附件较少。附件传动装置的功用就是将涡轮的轴功率传递给各个附件，并满足各附件对转速、转向和功率的要求。附件传动装置由附件传动机匣和附件传动机构

5、组成。发动机和飞机附件一般都装在附件传动机匣上专门的安装座上，此附件机匣直接安装在发动机上。附件传动机构在附件机匣内，它包括圆柱齿轮系以及各种形式的离合器。附件传动机构的组成与发动机的类型和工作需要有关。如双转子发动机的附件传动装置包括高压转子传动和低压转子传动两部分；WS9发动机的传动机构由高速齿轮箱(传动低压燃油泵、高压燃油泵、加力泵、滑油泵、喷口滑油泵、高压转速表发电机和燃气涡轮起动机、防喘调节器、燃油流量调节器、加力燃油流量调节器、压比调节器等附件)，低速齿轮箱(传动低压转速表发电机、低压转子转速调节器等)和辅助齿轮箱(传动恒速传动机构、液压泵)等3部分组成。目前大涵道比涡扇发动机附件

6、传动机构分为主齿轮箱和角齿轮箱两部分。角齿轮箱用于改变传动方向。主齿轮箱用来安装和传动附件。附件系统工作的可靠性，无论是对于发动机还是飞机都是极端重要的。因此，附件传动装置的结构，必须保证在飞行包线范围内可靠工作，并保证所有附件的转速、转向和需用功率，以及具有小的外廓尺寸和重量、更换和维护容易等要求。在设计附件传动装置时，需注意以下几点原则：(1)满足各种附件对转速、转向、传动功率、安装位置及密封等要求。(2)便于接近，进行维护、调整和更换。希望附件集中在一个或几个传动机匣上，这样，结构可简化，装拆容易，其润滑系统也希望是发动机滑油系统的一部分。(3)外廓尺寸尽量小，力求不增加或少增加发动机的

7、迎风面积。故常将附件装在发动机直径最小的地方，或者装在发动机头部整流罩内或后部整流锥内。(4)附件应尽量靠近服务对象，以缩短管路，工作灵敏，重量减轻。如涡桨发动机的变距系统和测扭系统应装在减速器机匣上。(5)附件位置应远离高温区。在高速飞机上，为了防止气动加热，需采用隔热罩。在单转子轴流式压气机的燃气涡轮发动机上，附件的安装位置采取集中与分散相结合的原则。大多数附件集中安装在压气机进气机匣上的附件传动机匣上，少数附件如滑油泵、起动机等，根据情况安装在头部整流罩内、轴承机匣内和尾部整流锥内。图6-37所示为WP6发动机附件传动系统简图。它由中央传动装置和附件传动装置两部分组成。中央传动装置安装在

8、进气机匣中央，带动滑油系统的一些附件(回油泵、油气分离器)。附件传动装置安装在进气机匣上部。从压气机转子前端引出传动轴，带动中央传动装置的附件，然后，借两对锥齿轮和穿过进气机匣空心支板的垂直传动轴引出，带动附件传动装置的附件。在起动发电机和传动系统之间安装了二速传动机构，以保证起动和正常工作时，有不同的传动比。在双转子燃气涡轮发动机上，附件安置也采用集中与分散相结合的原则。大多数附件集中安装在专门附件机匣上，由高压转子带动。图6-38所示是WP7发动机的附件传动系统图。附件传动机匣安装在压气机和燃烧室之间的下方。带动附件的功率经过安装在高压压气机转子后轴上的锥齿轮和穿过燃烧室扩压器的传动轴引出

9、。附件机匣的左后方安装有二速传动机构，用来传动起动/发电机。少数滑油系统附件及与低压转子转速有关的附件，安装在压气机第一级机匣下方，经过一对圆柱齿轮、一对圆锥齿轮和穿过第一级空心整流叶片的传动轴，由低压压气机转子带动。6.2.2恒速传动装置在现代军机和大、中型客机上，机上电源均采用400Hz的交流电，机载电子设各对电源的电压和频率有严格的要求，因此，交流发电机是以恒定的6000r/min或8000r/min的转速工作。而交流发电机是由发动机的高压转子通过附件传动装置驱动的，发动机从慢车状态到最大状态的转速变化范围很大。因此需要在附件传动机构与交流发电机之间增设一套保持交流发电机转速恒定的装置，

10、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相连，转速是恒定的。由于输入转速不仅变化范围大，而且是无级变速，要保持输出转速恒定，需要采用较为复杂的液压机械系统来达到，即恒速传动装置应该是一个带控制器的液压机械式恒速器。现代民用航空使用的大涵道比涡扇发动机已将恒速传动装置和交流发电机结合为一体成为整体驱动发电机。由于发动机从慢车状态到最大状态，其转速是从低于6000r/min(或8000 r/min)的转速到高于这个转速的范围变化着，所以恒速传动装置的工作情形有以下3种工作状态。(1)增速传动状态输入转速小于输出转速时，恒速传动装置就处于增速传动

11、状态。由于输入转速小，要求通过恒速传动装置增速，使输出轴达到规定的转速。(2)直接传动状态输入转速等于输出转速时，恒速传动装置就处于直接传动状态。由于输入和输出转速相等，所以不要求恒速传动装置进行变速，故称为直接传动。(3)减速传动状态输入转速大于输出转速时。恒速传动装置就处于减速传动状态。由于输入转速大，要求通过恒速传动装置减速。才能使输出轴转速保持在规定转速。1. 恒速传动工作原理该装置的恒速传动部分主要由差动机构、可变液压组件和固定液压组件组成。1) 差动机构差动机构由一个齿轮托架、两个行星齿轮、输入环型齿轮和输出环型齿轮组成，两个行星齿轮一个主动，一个从动。其传动关系是：由输入齿轮带动

12、齿轮托架旋转，齿轮托架一路经两个相互啮合的行星齿轮传动输出环型齿轮，另一路传动可变液压组件的转子；主动行星齿轮与输入环型齿轮啮合，输入环型齿轮与固定液压组件相连。输入环型齿轮和输出环型齿轮与行星齿轮的齿数比均为2:1。当输入环型齿轮被制动时，输出环型齿轮的转速为齿轮托架转速的2倍，即传动比i=1:2。若输入环型齿轮作与齿轮托架转速同方向的差动，则输出环型齿轮的转速小于齿轮托架转速的2倍，即i1:2；若输入环型齿轮作与齿轮托架转速反方向的差动，则输出环型齿轮的转速大于齿轮托架转速的2倍，即i1:2。所以，差动机构是一个变速传动机构，其传动比与输入环型齿轮的转向和转速有关。以i=1：2作为直接传动

13、的传动比，当输入环型齿轮被制动，或进行与齿轮托架转向相同或相反方向的差动，差动机构就可以对输入转速进行增减，实现输出转速保持不变。输入环型齿轮的轴动、反向差动和同向差动，由可变液压组件和固定液压组件的联合工作保证。2) 固定液压组件固定液压组件由柱塞转子、柱塞组、一个固定角度斜盘组成，其功能相当于一个液压马达。柱塞转子的输出齿轮与输入环型齿轮经齿轮啮合，其转速和转向决定了输入环型齿轮的转速和转向。固定液压组件作为液压马达工作，其转速和转向由打入马达的高玉油量和供油方向决定。当恒速传动装置在增速状态下工作时，高压油迫使固定液压组件的柱塞沿斜盘平面滑动，推动固定液压组件的柱塞转子顺时针方向转动，带

14、动输入环型齿轮反时针转动。既不打油也不吸油时，固定液压组件不动。如果向固定液压组件反向供油，固定液压组件开始反向转动。反向供油量增大，则固定液压组件的反向转速也增大。3) 可变液压组件可变液压组件由柱塞转子、柱塞组、一个可变角度斜盘和个控制缸及伺服活塞组成，前三者实际上就是柱塞泵。柱塞转子由输入齿轮经齿轮托架直接传动，其转速始终与输入转速成正比，且转向不变。当恒速传动装置在增速状态下工作时，由调速器(输出齿轮驱动)操纵伺服活塞处于伸出位置(图6-41)。柱塞转子、柱塞组作为液压油泵工作，向固定液压组件供给高压油。随着输入转速增加，调速器操纵伺服活塞逐渐缩回，使斜盘角度逐渐变小，输出的高压油量下

15、降。当输入转速增加到要求的直接传动转速时，伺服活塞使斜盘角度恰好为零，斜盘与柱塞转子的旋转轴垂直，可变液压组件液压组件处于既不打油也不吸油的自由旋转状态。此时，固定液压组件处于液锁状态，输入环型齿轮被制动。当输入转速继续增加，调速器操纵伺服活塞继续缩回，则使斜盘角度变为负值，柱塞转子、柱塞组开始沿相反方向输出高压油，从而使固定液压组件反向转动，输入环型齿轮随之反向差动，恒速传动装置在减速状态下工作。随输入转速增加，使斜盘角度继续变小，反向输出的高压油量增大，固定液压组件转速加快。4) 恒速传动装置的工作原理当输入转速小于直接传动转速时，恒速传动装置在增速状态下工作。可变液压组件打来的的高压油推

16、动固定液压组件的柱塞转子顺时针方向转动，带动输入环形齿轮逆时针转动。此时输入环型齿轮的差动方向与齿轮托架的转向相反，给输入转速以增补，使输出转速达到规定值。当输入转速继续增大时，需要增补的转速减少，由可变液压组件来的供油量亦减少，使固定液压组件柱塞转子的转速减小，使输入环型齿轮的差动转速减小，继续保持输出转速不变。当输入转速增加到要求的直接传动转速时，伺服活塞使斜盘角度恰好为零，斜盘与柱塞转子的旋转轴垂直。此时，可变液压组件处于既不打油也不吸油的自由旋转状态，使固定液压组件处于液锁状态，输入环型齿轮被制动。当输入转速继续增加到输入转速大于直接传动转速时，调速器操纵伺服活塞继续缩回，则使斜盘角度

17、变为负值，柱塞转子、柱塞组开始沿相反方向输出高压油，从而使固定液压组件反向转动，带动输入环型齿轮顺时针转动，即进行反向差动，恒速传动装置在减速状态下工作。随输入转速增加，使斜盘角度继续变小，反向输出的高压油量增大，固定液压组件转速加快，使输入环型齿轮的反向差动转速加快，输出转速继续保持恒定。6.2.3 二速传动装置在采用电动机起动方式的中小型军用航空发动机上，起动电机在发动机正常工作时，还要作为直流发电机使用。为了满足起动发电机在起动和发电时不同传动比的需要，在安装起动发电机的传动机匣上都有二速传动装置。它由棘轮离合器、滚棒离合器和摩擦离合器组成，装在一个共同的壳体内。棘轮离合器用于在发动机起

18、动过程中，起动机与发动机之间的传动。当转速达到发动机自持转速、起动机电路断电后，棘轮离合器脱离工作，使起动发电机自动退出起动状态。它由棘轮、离合子和离合子座等组成。棘轮的外面有直齿，里面有锯齿。3个离合子分别用销钉固定在离合子座上，离合子在弹簧力作用下使前端外张，卡在棘轮内表面的锯齿上。离合子的重心靠近后端，所以工作时离心力使离合子前端内收。当起动时，作用在离合子上的弹簧力大于离心力，离合子前端外张，使棘轮与安装座卡合。当转速超过自持转速且起动发电机断电后，棘轮转速大于安装座转速，离合子脱离啮合状态，在离心力作用下，离合子前端内收。为了防止离合子在离心力作用下后端与棘轮相碰，在安装座上安装有限

19、动销。滚棒离合器是用来保证当转送速达到自持转速后，发动机转子与起动发电机之间的传动，使起动发动机由发动机带动进入发电状态。它由外环、星型轮、滚棒、护圈、卡圈和前、后盖板等组成(图6-45)。护圈套在星型轮的外围，滚棒装在护圈周围的孔内，前、后盖板和护圈用铆钉连成一体。卡圈一端插在星型轮的小孔内，另一端嵌入护圈的径向槽内。卡圈的弹力保持护圈的相对位置。护圈使滚棒总是处于与外环进入接触的状态。滚棒离合器的工作原理如图6-46所示。箭头表示星型轮和外环的转向。当星型轮转速大于外环转速时，星型轮的凸起接触滚棒，迫使滚棒卡在外环和星型轮之间，星型轮就能带动外环一起转动。当外环转速大于星型轮转速时，外环带

20、动滚棒趋向于进入星型轮的直边中间，护圈的作用使滚棒不能到达星型轮直边的另一端，迫使滚捧处在外环和星型轮之间，此时，滚棒处于图中虚线所示位置，滚棒与星型轮之间有间隙。外环因此不能带动星型轮一起转动。所以这种离合器又叫超越离合器。摩擦离合器起保险作用。它由一组铜片、一组钢片、一组弹簧和内、外齿轮组成。铜片上有外套齿，与外齿轮上的内套齿啮合。钢片上有内套齿，与内齿轮上的外套齿啮合。铜片与钢片相间地安装在内、外齿轮之间，用一组弹簧压紧。摩擦片之间填有石墨油膏，起润滑作用。工作时，当内、外齿轮的扭矩小于摩擦片之间的摩擦力矩时，内、外齿轮一起转动。当扭矩过大，超过铜片与钢片之间的摩擦力矩时，就发生滑动。摩擦离合器、棘轮离合器和滚棒离合器三者之间的联系。发动机起动时，起动发电机通过摩擦离合器一方面带动滚棒离合器外环转动，另一方面经棘轮离合器两次减速后，带动滚棒离合器的星型轮。由于外环转速大于星型轮转速，所以滚棒离合器不工作。因而在起动开始阶段，