包郵 航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)(精)/兩機(jī)專項(xiàng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)出版工程
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航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)(精)/兩機(jī)專項(xiàng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)出版工程 版權(quán)信息
- ISBN:9787030726155
- 條形碼:9787030726155 ; 978-7-03-072615-5
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)(精)/兩機(jī)專項(xiàng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)出版工程 內(nèi)容簡介
本書全面、系統(tǒng)地介紹了航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)中附件傳動(dòng)、滑油系統(tǒng)、軸承、密封裝置及減速器的各種試驗(yàn)依據(jù)及試驗(yàn)科目、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)流程、試驗(yàn)測試方法、安全控制、試驗(yàn)結(jié)果分析、試驗(yàn)中的異常情況處理方法等內(nèi)容,詳細(xì)闡述機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)中應(yīng)用的測試技術(shù)。 本書是關(guān)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)的專著,內(nèi)容全面,可供從事飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等專業(yè)工程人員參考,也可供高等院校航空航天類、機(jī)械類專業(yè)師生教學(xué)參考。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)(精)/兩機(jī)專項(xiàng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)出版工程 目錄
渦輪機(jī)械與推進(jìn)系統(tǒng)出版項(xiàng)目 序
“兩機(jī)”專項(xiàng): 航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)出版工程 序
前言
第1章 緒論
1.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)試驗(yàn) 001
1.1.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 001
1.1.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)研制的試驗(yàn)需求 003
1.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)試驗(yàn) 004
1.2.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢004
1.2.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)研制的試驗(yàn)需求 007
1.3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承試驗(yàn) 008
1.3.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 008
1.3.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承研制的試驗(yàn)需求 010
1.4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)密封試驗(yàn) 010
1.4.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)密封的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 010
1.4.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)密封研制的試驗(yàn)需求 012
1.5 航空發(fā)動(dòng)機(jī)減速器試驗(yàn) 013
1.5.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)減速器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 013
1.5.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)減速器研制的試驗(yàn)需求 015
第2章 試驗(yàn)依據(jù)及科目
2.1 附件傳動(dòng)試驗(yàn) 017
2.1.1 附件傳動(dòng)試驗(yàn)依據(jù) 017
2.1.2 附件傳動(dòng)試驗(yàn)科目 018
2.2 滑油系統(tǒng)試驗(yàn) 022
2.2.1 滑油系統(tǒng)試驗(yàn)依據(jù) 022
2.2.2 滑油系統(tǒng)試驗(yàn)科目 023
2.3 軸承試驗(yàn) 028
2.3.1 軸承試驗(yàn)依據(jù) 028
2.3.2 軸承試驗(yàn)科目 028
2.4 密封試驗(yàn) 030
2.4.1 密封試驗(yàn)依據(jù) 030
2.4.2 密封試驗(yàn)科目 031
2.5 減速器試驗(yàn) 034
2.5.1 減速器試驗(yàn)依據(jù) 034
2.5.2 減速器試驗(yàn)科目 035
第3章 試驗(yàn)設(shè)備
3.1 附件傳動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備 039
3.1.1 齒輪疲勞試驗(yàn)設(shè)備 039
3.1.2 齒輪模態(tài)試驗(yàn)設(shè)備 041
3.1.3 單對齒輪副試驗(yàn)設(shè)備 042
3.1.4 附件傳動(dòng)部件試驗(yàn)設(shè)備 046
3.1.5 附件傳動(dòng)懸臂力矩試驗(yàn)設(shè)備 053
3.2 滑油系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備 055
3.2.1 滑油泵試驗(yàn)設(shè)備 055
3.2.2 滑油噴嘴試驗(yàn)設(shè)備 058
3.2.3 通風(fēng)器試驗(yàn)設(shè)備 061
3.2.4 油霧潤滑試驗(yàn)設(shè)備 067
3.2.5 滑油系統(tǒng)姿態(tài)試驗(yàn)設(shè)備 070
3.2.6 滑油系統(tǒng)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備 074
3.2.7 滑油附件防火試驗(yàn)設(shè)備 078
3.3 軸承試驗(yàn)設(shè)備 082
3.3.1 臥式滾動(dòng)軸承試驗(yàn)設(shè)備 082
3.3.2 立式滾動(dòng)軸承試驗(yàn)設(shè)備 086
3.3.3 關(guān)節(jié)軸承試驗(yàn)設(shè)備 088
3.3.4 中介軸承試驗(yàn)設(shè)備 091
3.3.5 滑動(dòng)軸承試驗(yàn)設(shè)備 093
3.3.6 空氣軸承試驗(yàn)設(shè)備 094
3.4 密封試驗(yàn)設(shè)備 095
3.4.1 金屬封嚴(yán)環(huán)密封試驗(yàn)設(shè)備 095
3.4.2 軸承腔密封試驗(yàn)設(shè)備 097
3.4.3 氣體流路密封試驗(yàn)設(shè)備 100
3.5 離合器和減速器試驗(yàn)設(shè)備 104
3.5.1 離合器試驗(yàn)設(shè)備 104
3.5.2 減速器試驗(yàn)設(shè)備 106
第4章 機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)測試
4.1 旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速測試 111
4.1.1 測試原理 111
4.1.2 常用轉(zhuǎn)速傳感器及測試方法 112
4.2 溫度測試 114
4.2.1 常用溫度傳感器及其原理 114
4.2.2 溫度測試方法 115
4.3 壓力測試 118
4.3.1 常用壓力傳感器 118
4.3.2 壓力測試方法 118
4.4 力測試 119
4.4.1 測試原理 119
4.4.2 測試方法 119
4.5 旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)矩測試 121
4.5.1 常用轉(zhuǎn)矩傳感器及其原理 121
4.5.2 轉(zhuǎn)矩測試方法 122
4.6 振動(dòng)測試 123
4.6.1 常用振動(dòng)傳感器及其原理 123
4.6.2 振動(dòng)測試方法 125
4.7 流量測試 127
4.7.1 常用流量傳感器及其原理 127
4.7.2 流量測試方法 130
4.8 位移測試 132
4.8.1 常用位移傳感器及其原理 133
4.8.2 位移測試方法 133
4.9 數(shù)據(jù)采集與處理 136
4.9.1 典型應(yīng)用 136
4.9.2 實(shí)現(xiàn)方法 138
4.10 測試系統(tǒng)校準(zhǔn) 140
4.10.1 測試系統(tǒng)的種類及特點(diǎn) 140
4.10.2 測試系統(tǒng)構(gòu)成 140
4.10.3 校準(zhǔn)方法 141
4.10.4 典型應(yīng)用 141
第5章 試驗(yàn)與結(jié)果分析
5.1 附件傳動(dòng)試驗(yàn)與結(jié)果分析 143
5.1.1 齒輪疲勞試驗(yàn) 143
5.1.2 齒輪模態(tài)試驗(yàn) 146
5.1.3 附件傳動(dòng)靜扭試驗(yàn) 151
5.1.4 附件傳動(dòng)機(jī)匣靜力試驗(yàn) 152
5.1.5 附件傳動(dòng)懸臂力矩試驗(yàn) 154
5.1.6 附件傳動(dòng)持久試驗(yàn) 157
5.1.7 附件傳動(dòng)齒輪動(dòng)應(yīng)力測量試驗(yàn) 161
5.1.8 傳動(dòng)誤差測量試驗(yàn) 166
5.2 滑油系統(tǒng)試驗(yàn)與結(jié)果分析 173
5.2.1 滑油泵試驗(yàn) 173
5.2.2 滑油噴嘴試驗(yàn) 178
5.2.3 滑油通風(fēng)試驗(yàn) 181
5.2.4 油霧潤滑試驗(yàn) 185
5.2.5 滑油系統(tǒng)姿態(tài)試驗(yàn) 189
5.2.6 滑油系統(tǒng)環(huán)境試驗(yàn) 192
5.2.7 滑油金屬顆粒度試驗(yàn) 194
5.2.8 滑油附件防火試驗(yàn) 198
5.3 軸承試驗(yàn)過程與結(jié)果分析 200
5.3.1 滾動(dòng)軸承考核性試驗(yàn) 200
5.3.2 滾動(dòng)軸承打滑度測試試驗(yàn) 204
5.3.3 滾動(dòng)軸承非接觸式溫度場測試 208
5.3.4 關(guān)節(jié)軸承磨損試驗(yàn) 210
5.3.5 中介軸承試驗(yàn) 212
5.4 密封試驗(yàn)過程與結(jié)果分析 215
5.4.1 W型封嚴(yán)環(huán)密封性能試驗(yàn) 215
5.4.2 刷式密封試驗(yàn) 217
5.4.3 圓周石墨密封試驗(yàn) 220
5.4.4 浮環(huán)密封試驗(yàn) 224
5.4.5 指尖密封試驗(yàn) 227
5.5 減速器試驗(yàn)過程與結(jié)果分析 230
5.5.1 離合器試驗(yàn) 230
5.5.2 減速器部件試驗(yàn) 233
第6章 試驗(yàn)流程與控制
6.1 機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)流程 238
6.1.1 試驗(yàn)技術(shù)要求編制 238
6.1.2 試驗(yàn)方案、測試方案設(shè)計(jì) 239
6.1.3 試驗(yàn)轉(zhuǎn)接段設(shè)計(jì)和加工 239
6.1.4 試驗(yàn)大綱編制 239
6.1.5 試驗(yàn)件安裝 239
6.1.6 調(diào)試、試驗(yàn) 240
6.1.7 試驗(yàn)件檢測及數(shù)據(jù)處理和分析 240
6.1.8 試驗(yàn)報(bào)告編制 240
6.2 機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)質(zhì)量控制 241
6.2.1 試驗(yàn)前評審階段的質(zhì)量控制 241
6.2.2 試驗(yàn)實(shí)施及過程評估階段的質(zhì)量控制 242
6.2.3 試驗(yàn)結(jié)果評定與總結(jié)階段的質(zhì)量控制 242
6.3 機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)安全控制 243
6.3.1 安全防護(hù)裝置 243
6.3.2 設(shè)備連鎖 244
6.3.3 自動(dòng)報(bào)警和保護(hù) 244
6.3.4 攝像監(jiān)控 245
6.4 機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)環(huán)境控制 245
6.4.1 噪聲控制 246
6.4.2 油霧控制 246
6.5 機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備保障 247
6.5.1 設(shè)備使用管理 247
6.5.2 設(shè)備維護(hù)保養(yǎng) 248
第7章 試驗(yàn)常見問題及處理
7.1 附件傳動(dòng)試驗(yàn)常見問題及處理 250
7.1.1 軸承腔積油 250
7.1.2 轉(zhuǎn)接段振動(dòng)超限 252
7.1.3 非異常磨損下的磁性屑末報(bào)警 255
7.1.4 燃油附件出口管路振動(dòng) 256
7.1.5 液壓加載系統(tǒng)水冷散熱器故障 257
7.2 滑油系統(tǒng)試驗(yàn)常見問題及處理 259
7.2.1 滑油參數(shù)異常下降及波動(dòng) 259
7.2.2 空氣加熱器進(jìn)口冒煙 260
7.2.3 通風(fēng)器出口異常泄漏 262
7.2.4 管路加熱器異常 263
7.2.5 油泵供油異常 264
7.2.6 輔助潤滑系統(tǒng)滑油流量和壓力異常降低 266
7.3 軸承試驗(yàn)常見問題及處理 268
7.3.1 增速器故障 268
7.3.2 回油不暢 270
7.3.3 軸承滑油中斷問題及處理 272
7.4 密封試驗(yàn)常見問題及處理 273
7.4.1 刷式密封試驗(yàn)轉(zhuǎn)接段軸承超溫超振故障 273
7.4.2 W型封嚴(yán)環(huán)發(fā)生異常塑性變形 275
7.4.3 圓周石墨密封試驗(yàn)進(jìn)氣腔溫度偏低故障 277
7.4.4 刷式密封試驗(yàn)扭矩儀軸承故障 279
7.5 離合器和減速器試驗(yàn)常見問題及處理 280
7.5.1 離合器試驗(yàn)常見問題及處理 280
7.5.2 減速器試驗(yàn)常見問題及處理 282
參考文獻(xiàn) 286
航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)(精)/兩機(jī)專項(xiàng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)出版工程 節(jié)選
第1章緒論 航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要組成部分,美國航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究領(lǐng)域的綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)(Integrated High Performance Turbine Engine Technology,IHPTET)計(jì)劃中將發(fā)動(dòng)機(jī)劃分為壓氣機(jī)、燃燒室/加力燃燒室、渦輪、噴管、操縱系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)六大部分,其中機(jī)械系統(tǒng)也稱為動(dòng)力傳輸系統(tǒng)或傳動(dòng)與潤滑系統(tǒng)[1],技術(shù)內(nèi)容一般包括中央傳動(dòng)與附件傳動(dòng)裝置(簡稱附件傳動(dòng))、滑油系統(tǒng)與組件(簡稱滑油系統(tǒng))、主軸承及密封裝置(分別稱為軸承、密封裝置)、減速器[渦軸、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)可能包含減速器部件,傳動(dòng)齒輪渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)(geared turbofan engine,GTF)含減速器]等的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究。 機(jī)械系統(tǒng)功能多、構(gòu)件分散、維護(hù)煩瑣、故障率高,是影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性、安全性、維護(hù)性和壽命的重要因素。機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)是機(jī)械系統(tǒng)研制過程中的重要一環(huán),機(jī)械系統(tǒng)的先進(jìn)性很大程度上取決于機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)的先進(jìn)性,其中設(shè)計(jì)分析與試驗(yàn)測試是研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的兩個(gè)基本環(huán)節(jié)。 機(jī)械系統(tǒng)試驗(yàn)按技術(shù)內(nèi)容可分為附件傳動(dòng)試驗(yàn)、滑油系統(tǒng)試驗(yàn)、軸承試驗(yàn)、密封試驗(yàn)、減速器試驗(yàn)等。本章主要介紹機(jī)械系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及試驗(yàn)需求。 1.1航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)試驗(yàn) 1.1.1航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 附件傳動(dòng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分之一,其功能是將起動(dòng)機(jī)功率傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī),以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),并在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子提取功率傳遞給附件(如起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、滑油泵、燃油泵、液壓泵、鼓風(fēng)機(jī)等)。附件傳動(dòng)一般采用齒輪傳動(dòng)方式,通常設(shè)計(jì)成可單獨(dú)進(jìn)行維護(hù)和檢查的單元體結(jié)構(gòu)。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)典型結(jié)構(gòu)如圖1.1所示,渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)典型結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。 附件傳動(dòng)具有轉(zhuǎn)動(dòng)件數(shù)量多、摩擦副多樣、轉(zhuǎn)速范圍廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。為了滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)高推重比(或高功重比)、低油耗、高可靠性和長壽命等發(fā)展需求,附件傳動(dòng)不斷朝著高速化、小型化、輕質(zhì)化及集成一體化的方向發(fā)展。世界上研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要國家都十分重視航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,開展了一系列的先進(jìn)附件傳動(dòng)研究計(jì)劃,在高效率、高可靠性、高推重比(或高功重比)、新材料、新工藝等方面進(jìn)行了一系列基礎(chǔ)研究及應(yīng)用試驗(yàn)研究,并取得了相應(yīng)成果,以確保其在發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)方面處于領(lǐng)先地位。 對于先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制商來說,附件傳動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)已較為成熟。在附件傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方面主要注重于系統(tǒng)集成化、附件高速化與小型化、零件輕量化、高維護(hù)性及可靠性等方面的設(shè)計(jì)。高轉(zhuǎn)速小型化附件設(shè)計(jì)、附件集成化設(shè)計(jì)、傳動(dòng)鏈動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)、附件與機(jī)匣集成一體化設(shè)計(jì)等技術(shù)在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)設(shè)計(jì)中已廣泛采用,其技術(shù)成熟度等級達(dá)到了7~8級。目前,正在朝著發(fā)動(dòng)機(jī)主軸內(nèi)置發(fā)電機(jī)、附件傳動(dòng)的高集成度優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化設(shè)計(jì)及高可靠性設(shè)計(jì)等方向發(fā)展。經(jīng)驗(yàn)豐富的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制商在附件傳動(dòng)研制過程中有著完備的設(shè)計(jì)軟件及各種與之配套的強(qiáng)度及性能測試試驗(yàn)技術(shù)。設(shè)計(jì)時(shí),可將各個(gè)部件的受力、變形、傳熱等對其自身和相關(guān)聯(lián)部件產(chǎn)生的影響綜合考慮到強(qiáng)度計(jì)算中,傳動(dòng)部件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析都比較完善,計(jì)算方法能夠較好地模擬真實(shí)工作情況。此外,還可以通過完善的試驗(yàn)方法取得準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù),以獲得精確的應(yīng)力水平。高速齒輪的嚙合仿真、動(dòng)力學(xué)研究和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)已廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際,形成了完整的航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)體系,能保證發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)成功。在齒輪潤滑方面,彈流潤滑理論已在齒輪設(shè)計(jì)中應(yīng)用,螺旋錐齒輪線速度達(dá)到了189m/s以上。隨著齒輪動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展,國外已開展了傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲、振動(dòng)、聲振粗糙度(noise,vibration,harshness,NVH)技術(shù)研究,用來評估齒輪的齒形誤差及由此帶來的噪聲等問題。 目前,齒輪傳動(dòng)是發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)的主要結(jié)構(gòu)形式,但國外在新型傳動(dòng)方面也做了大量研究工作,根據(jù)已公開資料,新型傳動(dòng)方式至少有6種,包括滾柱傳動(dòng)、自由行星傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電磁傳動(dòng)、噴氣傳動(dòng)、分流渦輪傳動(dòng)等,這些研究為發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)的發(fā)展提供了新的思路。1.1.2航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)研制的試驗(yàn)需求 航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)的研制是設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)的反復(fù)迭代過程。附件傳動(dòng)是包含材料、復(fù)雜構(gòu)形機(jī)匣、齒輪、潤滑、密封、軸承等的多學(xué)科集成部件,很多特性難以完全從理論或計(jì)算得到,需要依靠試驗(yàn)驗(yàn)證。附件傳動(dòng)試驗(yàn)是考核附件傳動(dòng)功能、性能、壽命、可靠性及結(jié)構(gòu)完整性的必要手段,也是新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新技術(shù)應(yīng)用驗(yàn)證的有效途徑。附件傳動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果為設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了有力支撐,是附件傳動(dòng)研制過程中的重要環(huán)節(jié)。 航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)試驗(yàn)主要依據(jù)國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品研制關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證需求進(jìn)行,其中《航空渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范》(GJB 241A—2010)[2]、《航空渦輪螺槳和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范》(GJB 242A—2018)[3]規(guī)定的附件傳動(dòng)試驗(yàn)科目包括附件機(jī)匣靜力試驗(yàn)、齒輪/機(jī)匣模態(tài)試驗(yàn)、附件傳動(dòng)裝置靜扭試驗(yàn)、附件傳動(dòng)裝置振動(dòng)特性試驗(yàn)、附件傳動(dòng)裝置300h持久試驗(yàn)、附件傳動(dòng)裝置的懸臂力矩試驗(yàn);《航空發(fā)動(dòng)機(jī)適航規(guī)定》(CCAR33R2)[4]規(guī)定了帶滑油箱附件機(jī)匣的防火試驗(yàn)。 根據(jù)產(chǎn)品研制具體要求,航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)可進(jìn)行如下試驗(yàn): 傳動(dòng)軸扭斷試驗(yàn)、傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速試驗(yàn)、機(jī)匣壓力試驗(yàn)、齒輪接觸印痕試驗(yàn)。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)研究過程中,在功能結(jié)構(gòu)、性能、強(qiáng)度、壽命、潤滑、可靠性等方面均提出了試驗(yàn)驗(yàn)證需求,以突破技術(shù)瓶頸,根據(jù)需要可進(jìn)行如下試驗(yàn): 振動(dòng)特性試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)、潤滑特性試驗(yàn)、齒輪動(dòng)應(yīng)力測量試驗(yàn)、齒輪傳動(dòng)誤差測量試驗(yàn)、輪齒彎曲/接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)、齒面接觸磨損發(fā)展試驗(yàn)等。 近年來,隨著人們對航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件試驗(yàn)重要性認(rèn)識的不斷提高,我國已建設(shè)了相當(dāng)規(guī)模的航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備,基本具備了適應(yīng)我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)需求的附件傳動(dòng)試驗(yàn)條件并掌握了試驗(yàn)手段,在附件傳動(dòng)試驗(yàn)方面進(jìn)行了大量卓有成效的研究工作,應(yīng)用相關(guān)的試驗(yàn)方法和測試技術(shù)逐步開展了附件傳動(dòng)的性能、強(qiáng)度、可靠性和壽命等試驗(yàn),相繼進(jìn)行了多型航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)的振動(dòng)特性試驗(yàn)、持久試驗(yàn)、加速等效試驗(yàn)、懸臂力矩試驗(yàn)、齒輪動(dòng)應(yīng)力測量試驗(yàn)、齒輪傳動(dòng)誤差測量試驗(yàn)等工作,對在役、在研航空發(fā)動(dòng)機(jī)的附件傳動(dòng)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,為航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究打下了良好的基礎(chǔ)。 1.2航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)試驗(yàn) 1.2.1航空發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 滑油系統(tǒng)為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要系統(tǒng)之一,功能是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供潤滑及冷卻用滑油,帶走摩擦副產(chǎn)生的熱量及磨損產(chǎn)生的硬質(zhì)雜物,防止發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的表面過熱,降低摩擦副的摩擦與磨損。動(dòng)力裝置中的滑油還可以用作各種自動(dòng)裝置(如螺槳葉變矩機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片的變矩機(jī)構(gòu)、燃油調(diào)節(jié)附件等)的工作液。典型的滑油系統(tǒng)原理見圖1.3和圖1.4。 隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)高壓比、高溫、高速等發(fā)展需求,對航空發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性、維護(hù)性及壽命提出了越來越高的要求,滑油系統(tǒng)工作條件日益苛刻。滑油系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理,將直接對發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)及可靠性產(chǎn)生較大的影響。過去幾十年來,滑油系統(tǒng)的研制逐漸受到了發(fā)動(dòng)機(jī)研制商的重視。 為了適應(yīng)高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展需求,歐美先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司陸續(xù)在軸承腔熱分析、油氣兩相流、滑油腔通風(fēng)及油氣分離、滑油系統(tǒng)姿態(tài)、應(yīng)急潤滑系統(tǒng)、高溫滑油、滑油防結(jié)焦和著火、滑油附件、滑油狀態(tài)監(jiān)測等方面開展了深入研究,作為發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀況預(yù)測[5]、視情維護(hù)和壽命管理的重要途徑。 在軸承腔熱分析方面,美國在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,先后研發(fā)并驗(yàn)證了軸承和軸承腔熱分析計(jì)算程序,如球軸承熱分析程序BABHAP、軸軸承系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)熱分析程序SHABERTH、圓柱滾子軸承的熱分析程序CYBEAN、球面滾子軸承的穩(wěn)態(tài)熱分析軟件SPHERBEAN。目前,這些熱分析計(jì)算程序已得到了進(jìn)一步的完善和發(fā)展。國外開展了滑油系統(tǒng)油氣兩相流的研究,如歐洲先進(jìn)傳動(dòng)和滑油系統(tǒng)(Advanced Transmission and Oil System,ATOS)計(jì)劃;美國普渡大學(xué)、英國諾丁漢大學(xué)和德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院分別進(jìn)行了氣液兩相流的流動(dòng)與傳熱基礎(chǔ)研究。國外在通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析研究方面也開展了大量的工作,例如,在軸承腔及通風(fēng)管內(nèi)油氣兩相流流動(dòng)與換熱研究的基礎(chǔ)上對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并開展了高性能油氣分離裝置分離效率試驗(yàn)研究。此外,對先進(jìn)的高速軸心通風(fēng)系統(tǒng)也進(jìn)行了深入細(xì)致的研究,渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)高速的特點(diǎn)得到充分體現(xiàn)和應(yīng)用。 對于先進(jìn)的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)來說,為了提高武裝直升機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)性能和機(jī)動(dòng)性,應(yīng)相應(yīng)增大發(fā)動(dòng)機(jī)工作姿態(tài)角。美國、俄國等先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制國家針對性地開展了大量的發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)姿態(tài)適應(yīng)性研究,如用于特技飛行的PT625A發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)姿態(tài)適應(yīng)性分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)工作,T800發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)滑油姿態(tài)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證等。 此外,歐美國家開展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)急潤滑技術(shù)的研究,以解決渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)大機(jī)動(dòng)條件下重載軸承的潤滑冷卻問題及渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)在主滑油系統(tǒng)損傷條件下的生存性問題。美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)開展了大量的軸承油霧潤滑技術(shù)研究,對油霧發(fā)生技術(shù)、油珠尺寸、軸承工作溫度特性等進(jìn)行了大量的試驗(yàn),并將研究成果應(yīng)用到彈用發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)急系統(tǒng)中。應(yīng)急滑油系統(tǒng)在T700、T800、РД33、РД600等發(fā)動(dòng)機(jī)上得以驗(yàn)證及應(yīng)用。 針對航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中遇到的軸承腔內(nèi)滑油結(jié)焦、著火等問題,進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,使滑油性能不斷提升。目前,美國空軍使用的Ⅰ型滑油*新標(biāo)準(zhǔn)為《3cSt1cSt=10-6m2/s。航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)合成潤滑油性能規(guī)范》(MILPRF7808L);美國海軍則使用了高溫氧化安定性更好的Ⅱ型潤滑油,標(biāo)準(zhǔn)為《5cSt航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)合成潤滑油性能規(guī)范》(MILPRF23699B)。美國第四代航空發(fā)動(dòng)機(jī)F119及F135使用了介于Ⅰ型與Ⅱ型之間的運(yùn)動(dòng)黏度為4cSt的滑油,其綜合了Ⅰ型、Ⅱ型滑油的高溫及低溫特性,更適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)對滑油系統(tǒng)的要求。 近些年來,滑油附件也在朝著高速小型化及集成一體化的方向發(fā)展,如金屬海綿油氣分離器、帶油氣分離裝置的高速滑油泵、油濾堵塞機(jī)械和電信號復(fù)合式指示
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