文档介绍：马自达转子发动机
转子发动机与传统往复式发动机的比较往复式发动机和转子发动机都依靠空燃混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力。两种发动机的机构差异在于使用膨胀压力的方式。在往复式发动机中,产生在活塞顶部表面的膨胀压力向下推动活塞,机械力被传给连杆,带动曲轴转动。
对于转子发动机,膨胀压力作用在转子的侧面。从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心(见图中力PG)。这一运动在两个分力的力作用下进行。一个是指向输出轴中心(见图中的Pb)的向心力,另一个是使输出轴转动的切线力(Ft)。
壳体的内部空间(或旋轮线室)总是被分成三个工作室。在转子的运动过程中,这三个工作室的容积不停地变动,在摆线形缸体内相继完成进气、压缩、燃烧和排气四个过程。每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行,这明显区别于往复式发动机。往复式发动机的四个过程都是在一个汽缸内进行的。
转子发动机的排气量通常用单位工作室容积和转子的数量来表示。例如,对于型号为13B的双转子发动机,排量为" × 2"。
单位工作室容积指工作室最大容积和最小容积之间的差值;而压缩比是最大容积和最小容积的比值。往复式发动机上也使用同样的定义。
如下图所示,转子发动机工作容积的变化,以及与四循环往复式发动机的比较。尽管在这两种发动机中,工作室容积都成波浪形稳定变化,但二者之间存在着明显的不同。首先是每个过程的转动角度:往复式发动机转动180度,而转子发动机转动270度,。换句话说,在往复式发动机中,曲轴(输出轴)在四个工作过程中转两圈(720度); 而在转子发动机中,偏心轴转三圈(1080度),转子转一圈。这样,转子发动机就能获得较长的过程时间,而且形成较小的扭矩波动,从而使运转平稳流畅。
此外,即使在高速运转中,转子的转速也相当缓慢,从而有更宽松的进气和排气时间,为那些能够获得较高的动力性能的系统的运行提供了便利。
新一代航空发动机转子叶尖高速磨复合加工技术
作者单位:沈阳黎明航空发动机制造公司
面对航空工业的快速发展,新一代航空发动机转子装配结构已完全有别于一、二代发动机,对转子叶片叶尖磨削也提出了更高的要求。近年来,随着三代发动机批量生产,其整体制造技术水平得到了较大的提升,但与国际先进航空发动机制造企业相比,个别制造工艺仍存在较大差距,高速叶尖磨工艺就是其中一例。目前,采用高速叶尖磨进行发动机各类转子叶片叶尖的粗精加工、在线检测及在线去除毛刺已是国外航空发动机制造公司和维修公司普遍应用的工艺技术。某型发动机高压压气机转子因其转子叶片与鼓筒的周向装配结构不同于任何机种的轴向燕尾方式,其叶片与榫槽的配合间隙较大,高出其他机种5倍以上,在叶片活动量要求较大的情况下,磨削叶片外径保证其公差及径向跳动要求是一直以来追求的目标,转子结构及技术要求见图1。多年来,为使其叶片在拉伸状态下进行磨削,采取每片叶片安装在模拟盘上,用螺钉逐个顶起叶片,使用普通改制设备低速对各级模似盘进行磨削的工艺方法,不但生产效率低,而且质量状态不稳定,无法满足设计要求。采用高速磨及在线测量新工艺技术是转子提高叶片外径磨加工效率、提升质量水平最有效的方法。高速叶片叶尖磨削工艺,通过高速的工件转速,使转子叶片在高速条件下获得足够大的离心力,具有大活动量的叶片在贴紧鼓筒榫槽的状态下进行磨削与在线测量,磨削后的外径尺寸与工作状态保持一致,是保障发动机性能,使压气机转子在最小的工作间隙下确保发动机耗油率所实施的重要工艺手段。
高速叶尖磨设备工程应用特点
高速叶尖数控磨床型号为DANTIP R3 1500/2000,磨削工件转速最高可达4000r/min,符合压气机转子各级叶片处于向外拉紧状态加工叶尖尺寸的技术要求。采用GE/Fanuc Series C控制系统,其测量系统为DAN-BTM725非接触式测量系统,用以在线测量各级叶片的外径尺寸,并将每次测量的各级、每片叶片的外径尺寸以数据和图形的方式显示出来,提供的LVDT Probe测量系统用来对转子的非叶片表面进行测量。高速叶尖磨床具有砂轮自动修整功能,能通过程序设定砂轮自动修整时间。高速叶尖磨床提供的吸尘装置、标准空调系统,分别用以吸收磨削时产生的碎屑以及控制防护罩内温度,确保测量结果精确。高速叶尖磨设备属复合加工机床(见图2),其主要性能参数见表1。
转子高速叶尖磨工艺设计应用方案
高速叶尖磨工艺设计具有3种含义:一是转子叶片以拉伸状态下进行高速磨削的高效加工技术;二是以工序集中为原则的复合加工技术;三是实现在线检测的测量技术。
1 高速叶尖磨削的高效加工技术
数控高速叶尖磨削工艺已完全颠覆了原普通车改制磨床进行磨削叶片外径的工艺,其技术主要通过合理的工艺设计、正确的装夹方式、高效的磨削参数来体现。
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