第三章压气机
第一节概述
第二节压气机转子
第四节压气机静子
第五节防冰装置、防喘装置等
1. 组成及分类
进气道、静子、转子、防喘系统、
防冰系统。
分类：轴流、离心、混合。
（气流，结构）
涡轮螺桨发动机
涡轮轴发动机
2.特点
进口处：
外物易打伤、结冰、腐蚀。
转速高：
叶片根部、轮盘承受负荷极大，平衡要求高。
对空气做功：
要求效率高、叶型设计
叶片高而薄：
易振动、高频疲劳。
3.要求解决的问题
转子有足够的刚性和强度；
抗外物打伤能力和包容能力强；
防喘、减缓振动，避免共振；
效率提高、重量轻、工作稳定可靠、
寿命长、成本低。
4. 气流通道形式
等外径设计
能充分提高叶片切向速度，加大加工量。
以减少压气机级数。
切向速度受到强度的限制。
多在压气机前面几级使用。
F404低压风扇
第一节概述
等内径设计
优点：提高末级叶片效率。
缺点：对气体加功量小，级数多。 等中径设计
介于两者之间，一般均混合采用。
CFM56-5C高压压气机
第二节轴流压气机转子
1. 转子的基本结构
2. 压气机工作叶片结构
3. 压气机轮盘结构
4. 转子平衡技术
1. 转子的基本结构
一、结构分类
鼓式转子
结构简单弯曲刚性好
转速受到限制(低于200米/秒)。
大流量比发动机增压级多采用。
鼓式转子—斯贝MK-202
1. 转子的基本结构
一、结构分类
盘式转子
盘的强度好
弯曲刚性差
盘易产生振动
盘式转子—PW4000
加强盘式转子SPEY 低压压气机转子
混合式转子
恰当半径：
盘的变形等于鼓的变形。盘加强鼓：
盘的变形小于鼓的变形。鼓加强盘：
盘的变形大于鼓的变形。
混合式转子
提高发动机操纵系统可靠性的维修 【摘要】 在现代技术进步与之密切相关的最迫切的问题当中，压气机叶片质量和维护问题占据着主导的地位，起着十分重要的作用。 论文以维护发动机压气机叶片为目的，以发动机压气机转子叶片的组成，安装技术，压气机叶片的故障分析和各种故障的维修方式，以及常用典型发动机压气机叶片的维护作为主要内容，全面的根据发动机压气机叶片的故障特点对发动机压气机叶片的修理进行论述。 关键词：压气机转子叶片喷丸强化维修 Abstract: In the modern technological progress is closely related with the most pressing problem, compressor blade quality and maintenance problems to occupy a dominant position, plays a very important role. On the maintenance of the engine compressor blade for the purpose, with the engine compressor rotor blade is composed of compressor blade, installation technology, fault analysis and fault repair, as well as the typical engine compressor blade maintenance as the main content, comprehensive according to engine compressor blade fault characteristics of engine compressor blade repair are discussed. Key word：Aeroengine control system reliability maintenance
磁钢装配工艺守则 1 试用范围 本守则适用于某公司1.5MW型永磁直驱风力发电机组转子磁钢装配过程。凡本守则中提出的要求，在转子磁钢装配过程中都必须严格保证。 2 质量目标 2.1 磁钢紧贴转子外圆，无缝隙 2.2 磁钢按要求排列整齐 2.3 磁钢无大面积破损（破损处不能超过每块磁钢面积的10%） 2.4 环氧树脂与玻璃纤维布包裹转子严密，无大面积气泡（气泡最大直径不能超过Φ10） 3 工艺装备 转子旋转架，T型导向棒，楔形缓冲板，推力木块，橡胶锤，气动起子，毛刷，刮板，砂纸。 4 所需工艺辅助材料 帆布手套、棉纱、丙酮。 5 所需环境 温度控制在25±3℃，相对湿度不大于65%，环境干净无尘，尤其不能存在铁类杂质。 6 人员水平 工作细心、严谨、动作敏捷、有过操作经验的操作者。
7 所需零部件、原材料 转子，磁钢，磁钢压条，M6×30十字槽沉头螺钉，玻璃纤维布，厌氧胶， F51环氧树脂，830S环氧树脂，环氧树脂固化剂。具体内容见附表。8 工艺过程 8.1 准备 8.1.1 检查磁钢装配所需的产品图样、工艺规程和有关技术资料是否齐全。 8.1.2 看懂产品图样，工艺规程，有疑问及时找技术人员问清。 8.1.3 按工艺规程准备好所有的工艺装备及辅助材料。 8.1.4 按图样检查所需零部件是否都到位齐全。 8.2 磁钢装配过程 8.2.1 按如下要求将转子安装在转子旋转架上 8.2.1.1 转子旋转架水平安放，垫平。 8.2.1.2 将拨盘安装在转子右端（有50mm止口的一端），用螺钉拧紧。 8.2.1.3 将转子（带轴承）吊平放在转子旋转架上，让轴承放在两端的V型架上，安装有拨盘的一端放在转子旋转架的传动侧。 8.2.1.4调整转子左右的位置，让拨盘上链轮的平面与电机上链轮的平面基本平齐。 8.2.1.5 安装链条将电机与拨盘的链轮连接起来。 8.2.2 清洁转子
进口、收缩器、导向叶片（导叶）、动叶片、转子、扩压器、出口 增压原理：伯努利方程，气体从进口流入压气机，经收缩器时流速得到初步提高，进口导向叶片使气流改为轴向，同时还起扩压管的作用，使压力有所提高。转子在外力作用下作高速转动，固装在转子上的动叶片推动气流，使气流获得很高的流速。高速气流进入导叶（静叶），气流动能降低而压力升高，相邻导叶叶片间的通道相当于一个扩压管。气体流经每一级连续进行类似的过程，使气体压力逐渐升高 伯努利方程：理想正压流体在有势体积力作用下作定常运动时，运动方程（即欧拉方程）沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因著名的瑞士科学家 D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体，方程为: 式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和线性速度；h为铅垂高度；g为重力加速度；c为常量。 上式各项分别表示单位体积流体的压力能p、重力势能ρgh和动能(1/2)*ρv ^2，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。但各流线之间总能量（即上式中的常量值）可能不同。对于气体，可忽略重力，方程简化为p+(1/2)*ρv ^2=常量(p0)，各项分别称为静压、动压和总压。显然，流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。飞机机翼产生举力，就在于下翼面速度低而压强大，上翼面速度高而压强小，因而合力向上。据此方程，测量流体的总压、静压即可求得速度，成为皮托管测速的原理。在无旋流动中，也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同，此时公式中的常量在全流场不变，表示各流线上流体有相同的总能量，方程适用于全流场任意两点之间。在粘性流动中，粘性摩擦力消耗机械能而产生热，机械能不守恒，推广使用伯努利方程时，应加进机械能损失项[1]。
习题提示与答案 第八章 压气机的压气过程 8-1 设压气机进口空气的压力为0.1 MPa ，温度为27 ℃，压缩后空气的压力为0.5 MPa 。设压缩过程为：(1)绝热过程；(2)n ＝1.25的多变过程；(3)定温过程。试求比热容为定值时压气机压缩1 kg 空气所消耗的轴功及放出的热量。 提示：略。 答案：(1)(w s )c s =-176 kJ/kg ；(2)(w s )c n =-163 kJ/kg ，q c n =-48.94 kJ/kg ； (3)(w s )c T =-138.6 kJ/kg ，q c T =-138.6 kJ/kg 。 8-2 按上题所述条件，若压气机为活塞式压气机，其余隙比为0.05，试求三种压缩过程下压气机的容积效率。 提示：余隙比h s V V ，容积效率1])[(111 2??=n h s V p p V V η。 答案：＝0.892，＝0.869，＝0.8。 Vs ηVn ηVT η 8-3 设活塞式压气机的余隙比为0.05，试求当压气机的压缩过程分别为绝热过程、n ＝1.25的多变过程、定温过程时，压气机的容积效率降低为零所对应的增压比。 提示：容积效率1])[(1112?? =n h s V p p V V η。 答案：( 12p p )s ＝70.98；(12p p )n ＝44.95；(12p p )T ＝21。 8-4 有一台两级压气机，其进口的空气压力为0.1 MPa ，温度为17 ℃，压气机产生的压缩空气的压力为2.5 MPa 。两级气缸中的压缩过程均为n ＝1.3多变过程，且两级中的增压比 相同。在两级气缸之间设置有中间冷却器，空气在其中冷却到17 ℃后送入高 压气缸。试求压气机压缩1 kg 空气所需要的轴功，以及中间冷却器和两级气 缸中所放出的热量。 两级压缩的示功图 提示：两级压缩的增压比相同，压缩过程多变指数相同，则两级压缩耗 功量相同；中间冷却器中空气经历的是定压冷却过程，过程放热量q=c p 0ΔT ， 且充分冷却时，T 2′ =T 1；压缩过程的初始温度相同、增压比相同，则过程热 量也相同。 答案：(w s )c ＝-324.5kJ/kg ，q c ＝-62.26kJ/kg ，q ＝－131kJ/kg 。
一、填空题（请把正确答案写在试卷有下划线的空格处） 容易题目 1. 航空涡轮发动机的五大部件为进气装置；压气机；燃烧室；涡轮和排气装置；其中“三大核心”部件为：压气机；燃烧室和涡轮。 2. 推力是发动机所有部件上气体轴向力的代数和。 3. 轴流式压气机转子的组成盘；鼓（轴）和叶片。 4. 压气机转子叶片的组成：叶身和榫头。 5. 压气机叶片的榫头联结形式有销钉式榫头；燕尾式榫头；和枞树形榫头。 6. 压气机静子的固定形式T形（或者燕尾形）榫头；柱形榫头和焊接在中间环或者机匣上。 7. 燃气涡轮的组成：转子；静子和冷却系统。 8. 涡轮叶片的特点剖面厚；弯曲大；和内腔有冷却通道。 9. 涡轮不可拆卸式盘轴联接的方案有径向销钉联接方案；盘、轴焊接联接方案和盘轴整体方案 10. 燃烧室的基本类型有：分管式；环管式；环形式；回流式和折流式。 11. 火焰筒的组成：涡流器；筒体及传焰管（连焰管） 12. 加强的盘式转子是在盘式转子的基础上增加了定距环和将轴加粗。 13. 在压气机的某些截面放气的目的是防止压气机发生喘振 14. 燃气涡轮发动机压气机的作用是提高空气压力。 15. 燃气涡轮发动机燃烧室的作用是燃油与空气混合并进行燃烧，提高燃气的温度。 16. 燃气涡轮发动机加力燃烧的作用是加力时，燃油与空气混合并进行燃烧，提高喷管前燃气的温度 17. 燃气涡轮发动机喷管的作用是燃气在其中膨胀加速，高速喷出。 18. 外涵道是涡轮风扇发动机的附件。 19. 燃气涡轮发动机附件机匣的作用是安装和传动附件 20. 影响喷气发动机推力的因素有空气流量和流过发动机的气流的速度增量。 21. 燃气涡轮发动机中，组成燃气发生器的附件有压气机、涡轮和燃烧室。 22. 航空发动机压气机的功用是提高气体压力。 23. 航空发动机压气机可以分成轴流式、离心式和组合式等三种类型。 24. 轴流式压气机叶栅通道形状是扩散形。 25. 轴流式压气机级是由工作叶轮和整流环组成的。 26. 在轴流式压气机的工作叶轮内，气流相对速度减小，压力、密度增加。 27. 在轴流式压气机的整流环内，气流绝对速度减小，压力增加。 28. ．多级轴流式压气机由前向后，叶片长度的变化规律是逐渐缩短。 29. 气流M数的定义是某点气流速度与该点音速的比值，称为该点的气流M数。 30. 在绝能条件下，要使亚音速气流加速，必须采用收敛形管道。 31. 在绝能条件下，要使超音速气流加速，必须采用扩散形管道。 32. 在绝能条件下，要使气流从亚音速加速到超速，必须采用先收敛后扩散的管道。 33. 在绝能条件下，要使亚音速气流减速，必须采用扩散形管道。 34. 压气机增压比的定义是压气机出口压力与进口压力的比值。 35. 压气机增压比的大小反映了气流在压气机内压力提高的程度。 36. 压气机由转子和静子等组成。 37. 压气机转子可分为鼓式、盘式和鼓盘式。 38. 压气机转子可分为鼓式、盘式和鼓盘式。 39. 压气机转子可分为鼓式、盘式和鼓盘式。 40.压气机的盘式转子可分为盘式和加强盘式。 41.压气机转子叶片上的凸台的作用是防止叶片振动。 42.压气机转子叶片通过燕尾形榫头与轮盘上的燕尾形榫槽连接在轮盘上。 43.多级轴流式压气机由前向后，转子叶片的长度的变化规律是逐渐缩短。 44.压气机进口可变弯度导流叶片(或可调整流叶片)的作用是防止压气机喘振。 45.压气机是安装放气带或者放气活门的作用是防止压气机喘振 46.采用双转子压气机的作用是防止压气机喘振。 47.压气机进口整流罩的功用是减小流动损失。 48.压气机进口整流罩做成双层的目的是通加温热空气 49.涡轮的功用是把高温、高压燃气的部分热能、压力能转变为旋转地机械功从而带动压气机和其他附件工作 50.涡轮叶片一般通过枞树形榫头与轮盘上的榫槽连接到轮盘上。 51.为了冷却涡轮叶片，一般把叶片做成空心的，通冷却空气。 52.涡轮叶片带冠的目的是减小振动。 53.在两级涡轮中，一般第二级涡轮叶片更需要带冠。 54.空气—空气热交换器的功用是利用外涵道的空气给冷却涡轮的空气降温 55.航空发动机的燃烧室可以分为分管形、环管形和环形。 56.航空发动机的燃烧室可以分为分管形、环管形和环形。 57.航空发动机的燃烧室可以分为分管形、环管形和环形。 12．鼓式转子的优点是抗弯刚性好，结构简单。 三选一 1.加力燃烧室前的气流参数不变，那么，发动机的推力是： A 。 A.增大； B.减小； C.不变 2.直通管气体力恒指 A 方向 A.收敛； B.扩散； C.直径 3.卸荷使发动机推力 B 。 A.增大； B. 不变； C. 减小 4.涡桨发动机承受的总扭矩为 B 。 A.零； B.不为零； C.与螺旋桨扭矩无关 5.发动机转子所受的陀螺力矩是作用在 A 。 A.静子上； B.转子上； C.飞机机体上 6.在恰当半径处 C 。 A.盘的变形大于鼓的变形； B.盘的变形小于鼓的变形； C. 盘的变形等于.鼓的变形 7.涡喷发动机防冰部位 A 。 A．进口导流叶片； B.压气机转子叶片； C.涡轮静子叶片 8.涡轮叶片榫头和榫槽之间的配合是 B 。 A.过渡配合； B.间隙配合； C.过盈配合 9.首当其冲地承受燃烧室排出的高温燃气的部件是A 。 A.涡轮一级导向器； B. 涡轮二级导向器； C. 涡轮三级导向器 10.加力燃烧室的功用是可以 C 。 A.节能； B.减小推力； C.增大推力 四选一 1．燃气涡轮发动机的核心机包括 C 。 A．压气机、燃烧室和加力燃室B．燃烧室、涡轮和加力燃室 C．压气机、燃烧室和涡轮D．燃烧室、加力燃室和喷管 答案：C。 2．下列发动机是涡轮喷气发动机的是 D 。 A．АЛ—31ФB．Д—30 C．WJ—6 D．WP—13 答案：D。 3．下列发动机属于涡轮风扇发动机的是_____A____。 A．АЛ—31ФB．WP—7 C．WJ—6 D．WP—13 答案：A。 8．发动机正常工作时，燃气涡轮发动机的涡轮是____ B．燃气推动____旋转的。 9．气流在轴流式压气机基元级工作叶轮内流动，其____C_ C．相对速度降低，压力增加____。 10．气流在轴流式压气机基元级整流环内流动，其__C_______。A．相对速度增加，压力下降B．绝对速度增加，压力增加C．相对速度降低，压力增加D．绝对速度下降，压力增加答案：C。 11．气流流过轴流式压气机，其_____C____。 A．压力下降，温度增加B．压力下降，温度下降 精品文档
压气机叶片磁粉探伤方法 1.范围 本标准规定了汽轮机叶片的湿法磁粉探伤。 本标准适用于检测叶片表面及近表面的裂纹、发纹及其他缺陷。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均 为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 G B / T 9 4 4 5 - 1 9 8 8 无损检测人员技术资格鉴定通则 G B / T 1 2 6 0 4 . 5 -1 9 9 0 无损检测术语磁粉检测 J B / T 8 2 9 0 - 1 9 9 8 磁粉探伤机 3 定义 本标准所用的术语定义符合 G B / T 1 2 6 0 4 . 5 中的有关规定 4 检测人员要求 4 . 1 磁粉检测人员应按 G B / T 9 4 4 5 规定取得技术资格证书 4 . 2 磁粉检测应由具有磁粉探伤I 级以上资格证书者进行磁粉探伤，由具有磁粉探伤I 级以上资格证 书者签发检测报告，以保证探伤结果的可靠性。 5 检测设备 5 . 1 叶片探伤用磁粉探伤机应符合J B / T 8 2 9 。中的技术要求。推荐采用固定式磁粉探伤机。对被检 叶片，按本标准 8 . 1 - 8 . 7 的规定，该机应能产生足够强的磁场。 5 . 2 磁粉探伤机应安装周向磁化电流和纵向磁化安匝数等指示表，指示误差不得超过示值的上 5 写，每 年至少校准指示表一次。 5 . 3 具有何种方式的磁化装置，则应具有相应方式的退磁装置 5 . 4 磁粉撒布装置应包括储液箱及喷洒机构，储液箱应安装搅拌器。 5 . 5 应具有剩磁检查仪。 5 . 6 应安装照明灯，被检区域的光照度不得低于 3 5 0 I x 5 . 7 当采用荧光法检测时，在暗室内观察磁痕，暗室内其可见光照度应不大于 2 0 I x ，所使用的紫外线 灯在工件表面的紫外线强度应不低于 1 0 0 0 p W / c m ` , 紫外线波长应在0 . 3 2 ^ - 0 . 4 0 p m 范围内。 6 叶片的表面准备 6 . 1 被检叶片的表面应干燥、无污物和锈斑等。 6 . 2 被检叶片表面的表面粗造度 R a 最大允许值为 1 . 6 0 K m . 6 . 3 如果要对叶片进行表面处理( 如电镀、喷涂等) ，磁粉探伤应在表面处理前进行。 6 . 4 如果必须在表面处理后进行磁粉探伤，可由供需双方协商解决。但用直接通电法时，须保证通电 触点处露出金属本底，确保通电良好 7 磁粉及其磁悬液 叶片磁粉探伤允许采用荧光磁粉或非荧光磁粉。
2006年用户年会论文 1 基于ANSYS 的涡轴发动机组合压气机转子 参数化仿真系统开发 纪福森,吴铁鹰,陈伟 [南京航空航天大学 能源与动力学院，210016] [ 摘 要 ] 本文分析了航空涡轴发动机组合压气机转子的结构特点和设计特点，并将近年来广泛提及的参 数化设计思想引入到组合压气机的设计分析中，利用ANSYS 提供的APDL（ANSYS Parametric Design Language）和UIDL（User Interface Design Language）开发工具，开发了涡轴发动 机组合压气机参数化有限元分析系统。实现了某涡轴发动机组合压气机转子各级叶片、各级轮 盘、各级叶盘以及整级组件的全参数驱动的有限元建模及分析。 [ 关键词 ] 涡轴发动机，组合压气机，整体叶盘，参数化设计分析 Development of Parametric Simulation System of Turbine Shaft Engine Combined Compressor Rotor JiFusen, WuTieying, ChenWei [Nanjing University of Aeronautics and Astronautics College of Energy and Power Engineering, 210016] [ Abstract ] In this paper, structural characteristic and design characteristic of turbine shaft engine combined compressor rotor were analyzed, and the parametric design method was used in the design and analysis of combined compressor rotor. By the tools of APDL (ANSYS Parametric Design Language) and UIDL (User Interface Design Language), parametric finite element analysis system of turbine shaft engine combined compressor rotor was developed. At last, the complete parametric finite element model and analysis of blades, disks, blisks and combined compressor rotor was realized. [ Keyword ] turbine shaft engine, combined compressor, blisk, parametric design and analysis.
第9章压气机 一、教案设计 教学目标:使学生熟悉压气机热力过程，活塞式压气机工作原理，耗功量计算；余隙容积对压气机性能的影响；多级压缩与级间冷却；叶轮式压气机的工作原理。知识点：活塞式压气机工作原理，耗功量计算；余隙容积对压气机性能的影响；多级压缩与级间冷却；叶轮式压气机的工作原理。 重点：压气机耗功量的计算方法，提高压气机效率的方法和途径。 难点：多级压缩过程中各级增压比的确定，提高压气机效率的方法和途径。教学方式：讲授+多媒体演示+课堂讨论 师生互动设计：提问+启发+讨论 问：余隙容积的存在使压气机产气量下降，对实际耗功有没有影响？。 问：活塞式压气机为什么应采用隔热措施？ 问：为什么若实施定温压缩产生高压气体，可不必分级压缩、中间冷却？ 问：为什么活塞式压气机适用于高压比、小流量；叶轮式压气机适用于小压比、大流量？ 学时分配：2学时 二、基本知识 第一节气体的压缩及压气机的耗功 一、气体压缩 1压气机:用来压缩气体的设备 2.。压气机的分类 1）压气机按其产生压缩气体的压力范围,习惯上常分为： ①通风机（pg<0.01MPa）; ②鼓风机（0.01MPa
三、压气机的实际耗功（压气机的效率）21 '2'1 cs cs cs w h h w h h η-== -21 '2'1 cs cs cs w T T w T T η-= = -1.压气机的实际耗功 对于理想气体 1 2s p 1 p 2 s T 22.压气机的绝热效率 '2'1 cs w h h =-压气机的实际耗功 第二节 单机活塞式压气机 一、单机活塞式压气机工作过程
三级转子是汽车发动机压气机的关键零件，发动机压气机转子是用来对空气作功 产生反作用推力，并将空气压缩后送到燃烧室和涡轮；发动机转子由于在高转速 下工作，承受着相当大的而且复杂的负荷，例如，扭矩、轴向力、径向方、陀螺 力矩及振动等，因此对其加工要求十分严格。 而高精度加工在国内来讲也是制造业一个较困难的课题，叶型加工包含了多项高 尖技术，蕴藏了巨大的科研价值和经济价值，所以研究叶型加工工装具有重要意 义。发动机压气机Ⅲ级转子就是这样一个零件，现以这个零件为例来研究叶型加 工的工艺规程及夹具设计。 该转子的加工过程是比较复杂的，这是由零件本身的复杂程度所决定的。加工该 零件的最大难题之一就是要克服它的高精度要求。对表面的车削加工；对叶形铣 削加工；对成型面的车削加工；以及在直径87的圆周上钻头8个孔的钻削加工 都是本次加工的重点中的重点。且为了保证上述加工的精度，必须有针对性的对 其进行专用夹具的设计，以求达到最好的效果。 目录 摘要--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 ABSTRACT-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 错误！未定义书签。第一章序论--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.1工艺的内容-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.1.1机械制造工艺的目标------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.2工艺的任务-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 1.3工艺规程的基本要求 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 1.3.1工艺规程的作用 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 1.3.2工艺规程的选择 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 1.3.3工艺规程的编制 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 1.3.4工艺规程的设计准则------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 1.3.5制定工艺规程的原始资料------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 1.3.6生产类型的工艺特征------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8第二章零件工艺方案制定 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
磁力轴承转子装配工艺方法研究 某试验台首次将磁力轴承应用到离心压缩机当中，在安装磁力轴承叠片时，转子发生了弯曲，采取加热、高转速释放应力措施后转子无校直迹象。分析了转子弯曲产生的原因，重新梳理了工艺方法，制定了预防转子再弯曲的有效方案，通过优化主轴结构、优化设计安装工具等一系列措施解决了转子弯曲问题。 标签：磁力轴承；弯曲；液压机构 1 背景 因磁悬浮高效能、无接触、无损耗、节省空间、低噪音及结构紧凑特点，曼透平，西门子等国际知名压缩机生产商已经广泛将磁悬浮轴承应用到压缩机当中取代油轴承。而在国内，压缩机行业中的领军企业（如沈鼓，上鼓，陕鼓），对于磁悬浮的应用还属于技术空白阶段，与国际先进企业存在较大差距。近几年来，我公司快速发展，为了在未来快速占有市场，投入了大量科研经费致力于磁悬浮技术的研究。为了填补企业空白，率先与国外先进的磁轴承制造商展开密切合作，期望在磁悬浮轴承领域有更大的突破。 我公司首台磁力轴承转子简图如图1所示。磁力轴承的结构特性之一是转子需安装增加磁场力的叠片套（硅钢片组）。主轴与叠片套为过盈配合，将叠片套安装到主轴上需进行热装配。因叠片之间冲压有绝缘漆，叠片套的加热温度不得超过300℃。技术要求规定了安装后的叠片套与轴肩的间隙小于0.02mm，叠片套热装后需施加轴向力来保证其间隙值。 首台磁力轴承的主轴已精加工到图样尺寸，采用压板工装对叠片套施加轴向力，在安装磁力轴承叶轮侧叠片套后，按工序要求对主轴进行径向跳动检测，发现装套后的主轴发生了弯曲，跳动值达到了0.06mm（允许跳动值为0.01mm）。 热应力释放是校直主轴弯曲的常规手段，即采用乙炔火焰（温度在1000℃以上）加热装配件，使其内孔涨大，对主轴产生均匀的包容力，达到主轴校直目的。然而受制于叠片套加热温度不能超过300℃的特性，不能采取热应力释放手段。采用了以下几种方法： （1）使用最高温度能达到600℃的热喷枪（类似电吹风）对叠片套加热2小时，叠片套的温度升至100℃，此时主轴的温度已升到70℃，未产生较大温差，此种校直方法失效。 （2）转子安装到高速平衡机内，将转子升速到高转速，在高速下长时间运转，通过离心力的作用，期望叠片套与主轴之间的过盈减少，应力释放，叠片套重新包容主轴达到校直目的。转子经过高速运转后，径向跳动测量结果无任何变化，此种方法失效。
航空发动机压气机转子叶片强度计算及气流场模拟
摘要 压气机是为航空发动机提供需要压缩空气的关键部分，由转子和静子等组成，其中转子叶片是完成该功能的核心零件，在能量转换方面起着至关重要的作用。叶片工作的环境比较恶劣，除了承受高转速下的气动力、离心力和高振动负荷外，还要承受热应力，所以在叶片设计之中，首先遇到的问题是叶片结构的强度问题，转子叶片强度的高低直接影响发动机的运行可靠性，叶片强度不足，可能会直接导致叶片的疲劳寿命不足，因此在强度设计中必须尽量增大强度，以提高叶片疲劳寿命和可靠性。 由进气道、转子、静子等组成的离心式压气机内部流动通道是非常复杂的，由于压气机是发动机的主要增压设备，其工作的好坏对发动机的性能有很大的影响。随着现在的计算机和数字计算方法的大力发展，三维计算流体模拟软件越来越多的被运用到旋转机械的内部流场进行数值分析。本文利用三维流体模拟软件ANSYS系列软件对压气机内部的气体流动性能进行模拟，得到一些特征截面的压力和速度分布情况。 关键字：转子叶片；强度计算；Fluent；轴流式压气机
Abstract The compressor is to provide compressed air for the needs of key parts of aero engine, the rotor and the stator, etc., wherein the rotor blades are core components to complete the function, plays a crucial role in the transformation of energy. The blade working environment is relatively poor, in addition to withstand high speed aerodynamics, centrifugal force and vibration in high load, to withstand greater thermal stress, so in the blade design, the first problem is the strength of the blade structure, the rotor blade strength directly affect the reliability of the engine, blade lack of strength, may directly lead to the fatigue life of the blade is insufficient, so the strength design must try to increase the strength, to improve the blade fatigue life and reliability. The internal flow passage of centrifugal compressor inlet, rotor and stator which is very complex, is mainly due to the high pressure equipment of the engine, has great impact on the performance of the quality of its work on the engine. With the development of computer and digital calculation method, 3D computational fluid simulation software has been applied to numerical analysis of internal flow field of rotating machines. In this paper, the fluid flow characteristics in the compressor are simulated by using a series of ANSYS software, and the pressure and velocity distributions of some characteristic sections are obtained. Keywords: rotor blade; strength calculation; Fluent; axial flow compressor
西安航空职业技术学院毕业设计论文涡扇发动机的压气机部件
目录 1概述 ................................................................................................................................................................ 2压气机的分类以及结构特点 ....................................................................................................................... 2.1 .................................................................................................................................................................. 2.2 .................................................................................................................................................................. 2.3 ................................................................................................................................................................. 2.3.1 ........................................................................................................................................................... 2.3.2 ........................................................................................................................................................... 2.3.3 ........................................................................................................................................................... 2.3.4 ........................................................................................................................................................... 2.3.5 .......................................................................................................................................................... 3压气机的工作原理 ........................................................................................................................................ 3.1离心式压气机的工作原理...................................................................................................................... 3.2轴流式压气机的工作原理...................................................................................................................... 4压气机的材料 ............................................................................................................................................... 5 6压气机常见故障的诊断以及维修 ................................................................................................................ ...................................................................................................................................................................... 谢辞 ............................................................................................................................................................... 参考文献 ........................................................................................................................................................... 附录 ................................................................................................................................................................
轴流压气机设计 压气机是航空发动机的核心部件，压气机内部流场存在很大的逆压梯度，有着高度的三维性、粘性及非线性和非定常性，而多级压气机还存在复杂的级间匹配，这些都使得压气机的设计难度很大，一直是发动机研制中的瓶颈技术。 一、压气机设计方法的发展 一个世纪以来，伴随着气动热力学和计算流体力学的发展!轴流压气机的设计系统在不断进步，带动着压气机设计水平的提高。 20世纪初采用螺桨理论设计叶片；20-30年代采用孤立叶型理论设计压气机；30年代中期开始，由于叶栅空气动力学的发展和大量平面叶栅试验的支持，研制了一系列性能较高的轴流压气机；50年代开始采用二维设计技术，用简单径向平衡方程计算子午流面参数，叶片由标准叶型进行设计；70年代建立了准三维设计体系，流线曲率通流计算和叶片流动分析是这一体系的基础，可控扩散叶型等先进叶型技术开始得到应用；90年代初以来，以三维粘性流场分析为基础的设计体系促进了压气机设计技术的快速发展。 风扇/轴流压气机的设计体系以流动的物理模型发展为线索，以计算能力的高速发展为推动力，大致经历了一维经验设计体系、二维半经验设计体系、准三维设计体系、三维设计体系四个阶段。并正在朝着压气机时均（准四维）和压气机非定常（四维）气动设计体系发展。 目前的压气机的设计体系大致可以分为四个阶段：初始设计、通流设计、二维叶型设计、三维叶型设计。 二、压气机设计体系 1.初始设计 这是一个建立压气机的基本轮廓的阶段，根据给定的流量、压比、效率、稳定裕度等参数，来确定压气机级数、级压比、效率、子午面流道、各排叶片数等，并可以进一步可估算重量。而且整体设计的决策还要统筹风险、技术水平、时间和花费等。 初始设计主要依据一维平均流线计算程序进行计算，在给定设计点流量、压比、转速及转子进口叶尖几何尺寸的条件下，可确定压气机级数、轴向长度、并且优化载荷轴向分布，得到设计点在平均半径处的速度三角形和各级平均气动参数。初始设计阶段包括压气机主要参数的确定以及同其它部件的协调，并且为S2流面计算提供初始流道几何尺寸。而这个程序主要依赖于经验以及以往积累的数据库。 初始设计它是方案设计中的基础阶段，不管计算流体动力学如何发展，该设计过程仍是压气机设计中不可缺少的一部分。正是这个部分是整个设计过程中最重要的部分，因为如果在这里发生了基本的错误，之后就无法通过优化或者其他改变来纠正这一情况，压气机基本结构设计出现错误会带来严重的后果。 2.通流设计 通流设计根据叶片扭向设计规律，采用S2流面流场计算方法，分析并确定各排叶片进出口速度三角形及各排叶片匹配关系。 S2流面气动计算一般采用流线曲率法，求解S2平均流面上的完全径向平衡方程。最初的压气机通流设计计算采用忽略流线坡度和流线曲率的“简化径向平衡方程”获取叶片设计需要的速度三角形，这种方法在低压比的压气机设计中起着基本的作用。后来发展了考虑流线坡度和流线曲率影响的“完全径向平衡方程”和S2流面理论，使压气机的设计计算结果更加准确，特别是针对跨音速流也促进了压气机性能的提高。不过，直到上世纪80年代，由于理论和数值计算方法的原因，通流设计求解方法都是在忽略了气流粘性的影响的简化方程下完成。随着压气机设计的实践的深入和计算方法的发展，上世纪80年代开始在压气机