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1、 毕业设计论文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 p
2、ressing 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 anal
3、ysis 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目 录1 压气机转子叶片简述11.1
4、压气机转子叶片的组成21.2压气机转子叶片的安装要求22 压气机叶片的故障分析与维护72.1发动机和螺旋桨附件操纵系统的调整72.2发动机罩鱼鳞片操纵系统的调整122.3发动机罩鱼鳞片操纵系统的调整123典型压气机转子叶片的故障分析与修理152.1发动机和螺旋桨附件操纵系统的调整72.2发动机罩鱼鳞片操纵系统的调整121.2.2判断转速调节器工作的稳定性41.3最大工作状态时的判断5结 束 语17谢 辞18参 考 文 献1911 压气机叶片简述图1一1是轴流式压气机的静子叶片和转子叶片。从图中可见 图11 轴流式压气机的静子叶片与转子叶片 转子叶片是发动机的重要部件之一。它与轮盘通过榫槽相连接
5、，主要为发动机流人的空气进行压缩作功，使空气的动能增加，提高空气的作功能力，进而提高发动机热力循环效率和有效推力。所以它们都在高转速下工作，惯性负荷很大，应力复杂。在这一方面，制造轮盘与叶片的材料，特别是叶片的材料，必须有较高的持久强度和抗拉强度、疲劳强度、断裂韧性、抗蠕变和抗腐蚀性能以及抗震性能；同时，又要求有尽可能轻的重量。压气机的前几级特别是第一级转子叶片，虽然工作温度低，但为防止外来物的打击，提高零件的抗震性能，一般均采用不锈钢或钛合金。这是由于钛合金的强度极限高，比重小，能大大地降低叶片的惯性负荷。但是在常温下钛合金的机械性能不亚于高强度钢，但当工作温度超过900时，.钛合金的蠕变极
6、限急剧下降，这时就不宜于用钛合金来制造叶片了。此外，它对应力集中十分敏本感，导热性差(只有钢厂的20%)切削加工性较差，在高温下易吸收氮、氢、氧等而变脆。给切削加工、焊接、热压力加工和热处理等带来一定的困难;另外耐磨性差，容易和磨擦面发生粘着现象；价格贵，成产成本高等，限制了铝合金的使用范围。1. 1 压气机转子叶片的组成转子叶片主要叶身和榫头组成。1.1.1 叶身压气机叶片的叶身是扭转的，如图1一11所示。在叶尖叶型弯度小叶型安装倾斜度大叶片根部的叶型弯度大，叶型安装倾斜度小。图112 扭转的压气机叶身 图113 带减震凸台的风扇叶片 叶片之所以要扭转是由于在叶身从叶尖到叶根的直径逐渐减小，
7、旋转时，从叶尖到叶根处的切向速度也是逐渐减小，因此沿叶身由叶尖到叶根气流相对速度进口角逐渐变大，为了使各处气流的攻角和加功量满足要求，使气流沿叶片方向不产生分离，故要求叶片各处的弦线方向应改变，叶片就必须扭转才可以，从而造成叶片各处的安装角不同。只有这样才能满足气动方面的要求。在叶片较长的情况下，为了避免发生危险的共振和颤振，叶身中部常带有一个减振凸台，如图1一13所示。当所有叶片装好了之后，各叶片的凸台连成一个环状，彼此制约，增加刚性，改变叶片的固有频率，降低叶根部的弯曲和扭转应力。减振凸台接合面处喷涂耐磨合金，当叶片发生振动时，接合面相互摩擦，可以起到阻尼减振的作用。 减振凸台的位置主要根
8、据强度、振动因素考虑，同时也要考虑气动性能。应尽量使减振凸台的尾迹气流不流入内涵压气机以保证核心压气机的效率，一般减振凸台位于距叶根50%70%处。 由于减振凸台的存在，加上叶身与减振凸台的连接处要局部加厚，使流动通道面积减小大约2%，减少了空气流量，减振凸台还造成气流压力的损失，使压气机的效率下降，发动机的燃油消耗率增加，此外，减振凸台增加了叶身的重量，使叶片的离心负荷加大;叶片的制造工艺也变得更复杂了。为了克服减振凸台所带来的缺点，有的发动机将风扇叶片的减振凸台取消而改变为带冠叶片，但带冠叶片虽然改善了叶片的气动性能，减少了叶尖的倒流损失，但叶片的离心负荷增加更多。1.1.2 榫头 榫头的
9、作用是将工作叶片连接到轮盘上，因此，榫头应能保证按要求的位置，准确的将叶片安装在轮盘上，并将叶身所受的负荷传到轮盘上。故榫头应有足够的强度，尽量避免 应力集中，保证樵头不在叶身断裂前发生断裂。 由于叶片工作时容易损坏，所以榫头还应便于装拆。 目前轴流式压气机转子叶片的榫头分为三种型式，即: 销钉式、燕尾形、枞树形。压气机工作叶片常用的榫头是燕尾形榫头。1.1.3 叶片的槽向固定工作叶片靠轴向燕尾形樟头或极树形桦头装在轮盘榫槽内以后，还必须槽向固定，以防止叶片在气动力和离心力的槽向分力的作用下，沿槽向移动，或由于振动而松脱，从而保证压气机可靠工作，保持整个转子的平衡。各种固定方法如图1一14图1
10、一14各种形式的叶片槽向固定方法（a)棒头凸块和锁片固定；( b)挡销和锁片锁片固定；（d）锁片固定；（e）弹簧卡圈固定:1卡圈；2装在卡圈缺口处的固定销;；（f）锁丝固定1.2 转子叶片的制造要求转子叶片的制造工艺流程为:棒材准备一下料制备锻坯一锻造一锻件清洗一热处理一校正一化学铣削或抛光一校正一打标机一最终检验。转子叶片的锻造常采用精密锻造。这种技术生产的不锈钢、铝合金、钛合金叶片具有相当高的精度。一般叶身型面和榫头内缘不需要加工，只需用化学铣削余量。也有部分工厂不采用化学铣削，而采用抛光和电解研磨方法。与机械制造中普通的模锻件相比，转子叶片的制造工艺与检测技术要复杂和困难得多。叶片材料的
11、合金化程度很高，变形温度范围窄，对锻造、热处理工艺参数很敏感，过高或过低的锻造、热处理温度，都会给叶片的组织和性能带来明显的影响;另外叶片锻件的表面质量、内部组织、流线分布部等要求十分严格；这就需要有最佳的锻造工艺，如气氛保护、温度控制、模具润滑等。2 压气机转子叶片的故障分析与维护叶片是航空发动机中重要零件之一由于功能的关系，其所处的工作环境是十分严峻的，受有较高的离心负荷、气动负荷、高温和大气温差负荷以及振动的交变负荷等，使叶片容易产生故障。压气机叶片还受发动机进气道外来物的冲击，受风沙、潮湿的侵蚀;涡轮叶片受燃气的腐蚀和高温热应力等。这都使叶片故障大大增多所以对叶片的故障原因和维护进行了
12、解十分必要的。2.1 压气机转子的故障成因 叶片的故障和故障模式随不同的工况环境影响有所不同。常见的故障现象有:外物损伤、强度不足和高低周疲劳损伤。这其中以疲劳损伤为多。1外物损伤及其故障模式叶片受外来物冲击而导致的损伤称为外物损伤。外物损伤也可以扩展为环境损伤，其故障模式：外来物打伤导致的压痕、划道、掉块、挠曲、变形和裂纹等;环境影响导致的麻点、腐蚀、剥落和表面积尘等。这些故障模式往往成为叶片挠曲、断裂等重大故障的初因。较严重的外物损伤故障也会使叶片报废。2强度不足及其故障模式叶片强度不足故障是指工作时叶片某一断面(或部位)的应力超过材料的断裂应力而导致损伤。这种故障多数是因叶片设计时强度裕
13、度不足，受瞬态冲击载荷作用或者叶片截面内部留有残缺隐患所造成。如叶片材质不良、工艺缺陷和环境影响等因素。强度不足的故障模式有绕曲、变形、裂纹和断裂等。发动机中纯属强度不足造成的断裂故障并不多，但一旦发生叶片折断其故障后果是十分严重的。3高周疲劳损伤及其故障模式周疲劳损伤即通常所说的应力疲劳损伤。起疲劳损伤取决于两个条件，即叶片的疲劳应力水平和叶片的应力循环次数。 叶片的高周疲劳断裂部位多位于叶片的最大应力截面，叶片的最大应力截面与振型有关。对于一阶弯曲振动，最大应力近根部，断口走向与叶片的节线相一致。高阶弯曲振动随阶次增高，最大应力截面向叶尖上移，其断口走向通常也是一条直线。对于扭转振型与复合
14、振型，其最大应力截面也随振型不同而不同。对于高阶振型，最大应力截面也随阶次的增高向叶尖上移，其断口走向是先平后翘。因此研究叶片的断裂部位与断口走向，都可以判断叶片属于何种振型的振动故障。 叶片的高周疲劳大都属于共振疲劳损伤，其排故方法不外乎是避开共振，即一是改变激振频率，二是改变叶片的固有频率叶片调频)。高周疲劳故障模式通常表现为裂纹和断裂。4.低周疲劳损伤及其故障模式 叶片低周疲劳损伤也就是大应变疲劳损伤。由于应力水平比较高，其损伤的疲劳循环次数比较低一般而环次数N 1000。如果叶片频率在100Hz左右，叶片也就会在几秒钟或十几秒钟之内断裂，其危险性十分严重。低周疲劳损伤多是由于叶片气弹失
15、稳现象或叶片颤振现象所导致，故也称为颤振故障。它主要由气动力特性在特定声件下与叶片弹性耦合所确定。 低周疲劳故障模式通常也表现为裂纹和断裂。5.热疲劳损伤及其故障模式 祸轮叶片受高温燃气流的作用往往出现热疲劳损伤现象。热疲劳损伤的形成主要是由于叶片上受有交变(或周期)的温度梯度从而导致沿叶片径向、周向产生的热交变应力，或者是因发动机开车、停车瞬间叶片顶部与根部造成的温度(交变或非交变)差形成的交变热应力，再者是发动机工作时由工况的改变导致流经涡轮叶片的冷热交变的气流造成的热应力等。热疲劳损伤故障模式多数为叶片表面出现发纹、薄弱截面或最大应力截面产生裂纹、叶片挠曲、变形和膨胀形成的永久伸长等;对于带孔的冷却叶片会出现叶片的孔边裂纹，局部裂纹。 总之，叶片的振动故障是发动机中属于多发性的具有极大危险程度的故障，其发有时是比较复杂的，排故的方法也是多种多样的，是从事于发动机研究、设计、生产维护者应十分注意的问题.2.2 压气机
