航空发动机压气机[文字可编辑].ppt

31 2.5 工作叶片 32 2.5 工作叶片 33 2.6 榫头 工作叶片通过榫头实现与轮盘的联接。因此，对榫的主 要设计要求是： 1) 在尺寸小，重量轻的条件下，将叶身所受的负荷可 靠地传递给轮盘； 2) 保证工作时片的准确定位和可靠固定； 3) 应有足够的强度、适宜的刚性及合理的受力状态， 尽量避免应力集中 4) 结构简单、装拆方便。 目前铀流式压气机转子叶片榫头形式有三种 : A ）燕尾式 B ）销钉式 C) 枞树式 34 2.6 榫头 A) 燕尾形榫头。燕尾形榫头依榫槽的走向不同有两种形式。 燕尾形榫头的优点是榫头尺寸小，重量较轻。并能承受较大 的负荷；纵向榫槽可采用拉削加工，生产率高，加工方便， 所以在压气机上普遍采用。它的主要缺点是槽底的受力面积 小，不能承受过大载荷或安装更多时片。 35 2.6 榫头 下图所示的榫头形式广泛应用于英、美发动机上。其上面专 门作出平台包容叶根型面。在平台与燕尾型榫头之间有一段 过渡段，称为中间叶根，各转接面间均用四角过渡．以减小 应力集中。 36 2.6 榫头 B) 销钉式榫头。目前轴流式压气机购销钉式榫头多采用凸耳 铰接的方案。销钉式榫头的优点是工艺装配简单，不用专门 设备加工，对于单个生产和试验用的发动机有一定的优越性。 同时铰接的销钉式榫头是消除叶片危险性共振的有效措施之 一。但这种样头承载能力有限，尺寸和重量大。 37 2.6 榫头 C) 枞树型榫头。 这种榫头呈楔形，轮缘部分呈倒楔形，从承受拉伸应 力的角度看接近等强度，因而这种样头与其他形式的榫头 相比，周向尺寸小、重量轻，能承受较大的载荷。但是它 靠多对择齿传力、应力集中严重，工艺性较差。由于金属 材料在低温时对应力集中更加敏感，而压气机工作叶片一 般离心力又较小，所以这种榫头在压气机中的应用比较少， 只在负荷较大的前几级或温度较高的高压压气机的末端几 级，且叶片和轮盘都用钢 ( 或铁 ) 制成时．才有应用。 38 2.6 榫头 39 2.6 榫头 槽向固定的方式很多，通常采用卡圈、锁片、档销等锁紧 方式或复合方式，也可利用其他结构件固定，如封严环、径向 销钉等。要根据具体结构和槽向力的大小来选择固定方式。 40 2.6 榫头 41 2.7 轴流式压气机静子 一、整流器机匣 整流器机匣是发动机的主要承力壳体之一，又是气流通道的 外壁。因此，对机匣结构设计的要求是： 1 ）在重量轻的条件下，具有足够的轻度，可靠承受各种载荷； 2 ）具有足够的刚度，保证在各种载荷作用下，机匣的径向变形 和横向变形在允许范围内； 3 ）保证各段机匣之间的同心和机匣与转子的同心； 4 ）具有包容性，保证在叶片折断或轮盘破裂不被击穿； 5 ）采取措施减少漏气损失和与转子之间的径向间隙，提高 压气机效率； 6) 装配方便，工艺性好。还要维修性好，并具有可检测性。 整流器机匣的方案有整体式、分半式和分段式三种。 轴流式压气机静子是压气机中不旋转的部分，由机匣 和静子叶片组件组成 42 2.7 轴流式压气机静子 43 2.7 轴流式压气机静子 CFM56 发动机的高压压气机机匣为上、下对分结构 ( 见下 图 ) 。前段为镍合金锻件机械加工而成：后段做成双层机匣， 外层机匣作为承力件，内层机匣是气流通道的外壁。这种设 计能在承力机匣稍有变形时也不致影响叶尖间隙的变化，同 时也有助于提高作为发动机主要 承力件的机匣强度和刚度，所以为新研制的发动机普通采用。 内、外层机匣均由低膨胀系数的 Incoloy9C 。内、外层 5 ， 6 机匣均与后机匣支承环 7 相连．并 形成一环形腔，作为第 5 级放气的集气室。 44 2.7 轴流式压气机静子 45 2.7 轴流式压气机静子 46 当转子是不可拆卸的多级压气机时．必须采用沿轴向分段 的整环形机匣。 WP13 低压压气机分段的整环形机匣。 2.7 轴流式压气机静子 47 在目前大流量比的涡扇发动机上，为了提高性能，减少在寿命期内性能 衰退，高压压气机机匣多做成双层，外机匣承力，内机匣构成气流通道外壁。 工作时，当外机匣有较大变形时，不会影响内机匣圆度，使转子叶片叶尖始 终保持均匀的径向问除。内外层机匣之间既可以是引气的集气室．也可以调 压构成主动间隙控制机匣结构或不调压的被动向隙控制结构。除前面提到的 CFM56 发动机外， RB211 发动机的中、高压气机机匣也做成双层结构； JT9D ， PW4000 发动机高压压气机后几级也做成双层，加强由高压压气机至 扩压机匣之间缩腰处的刚性。当然这样做会增加重量，对于军用发动机来讲， 要通过权衡重量和性能的利弊来决定。 在近代发动机上，机匣的结构，特别是风扇机匣的结构还要求具有一定 的包容能力，即在发动机最大转速时，转于叶片，特别是风扇叶片从根部断 裂