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• 本文标题：发动机典型滑油系统及滑油系统油液监控技术.doc
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• 内容摘要：毕业设计，论文， 发动机典型滑油系统及滑油系统油液监控技术 学院， 专业， 姓名， 指导老师， 航空学院 飞行器制造工程专业 张甜恬 学号， 职称， 163701101419 张守田 副教授 中国珠海 二0二0年五月 北京理工大学珠海学院毕业设计 诚信承诺书 本人郑重承诺，我所呈交的毕业设计，论文，发动机典型滑油系统及滑油系统油液监控技术是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 承诺人签名， 日期，年月日 发动机典型滑油系统及滑油系统油液监控技术 摘要 发动机作为飞机的心脏，在飞机飞行过程中，需要经受许多高温高压的考验，部件之间会产生摩擦会产生热量，有可能会导致部件因为温度过高而报废，影响发动机的使用。发动机的部件需要进行润滑和冷却，而滑油可以降低部件表面的温度，所以滑油系统对于发动机十分重要。对典型发动机滑油系统以及油液监控技术的研究，可以对发动机滑油系统的基本作用滑油的性能滑油系统的主要附件油液监控技术等方面有更加深入的了解。这对维修和使用发动机具有重要意义。 本课题对滑油系统以及滑油油液监控技术进行研究，简要分析了滑油系统的大致部件的组成和功用，而发动机滑油系统的工作要求是通过举例V2500发动机的滑油系统进行分析。滑油在发动机内循环的过程中会混有一些颗粒杂质，这些杂质会反映各部件间磨损状况，而油液监控技术可以对油液的状态进行监控，判断发动机内部部件的工作状况和也可以预测故障。 关键词，航空发动机滑油系统滑油油液监控技术 Analysisoftypicalaeroengineoilsystemandlubesynthesizedmonitoringtechnology ABSTRACT Astheheartofaircrafttheaeroenginesuffefrommanychallengessuchashighpressureandhightemperatureduringtheflightoftheairplane。Theoilsystemplaysanessentialroleinaeroenginemechanicalsystem。Theoilsystemcontrolstheoiltolubricateandcooltheaeroenginewhicheuresnormaloperationofthemachine。Theanalysisoftypicalaeroengineoilsystemandlubesynthesizedmonitoringtechnologycanprovideadeepundetandingoffunctionofoilsystemsoperationwhichissignificanttothemaintenanceandtheuseofaeroengine。 Thispaperpayattentiontolubricatingoilsystembasicfunctioncompositionandclassification。ItalsoanalyzestheaeroenginelubricatingoilsystemworkingrequirementsbytakingV2500aeroengineasanexample。Lubesynthesizedmonitoringtechnologyanalyzestheperformancechangesofoilintheoilsystemwhichgivestheinformationtomaintaineraboutlubricationconditioamongvariouscomponentsoftheaeroengine。Itcanhelpjudgetheworkingconditionofaeroengineandpredictthefailure。 Keywords:AeroengineOilOilsystemLubesynthesizedmonitoring 目录 摘要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。I ABSTRACT。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。II 1前言。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 2航空发动机滑油系统概述。。。。。。。。。。。。。。。。。2 2。1典型滑油系统的功用。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 2。2典型滑油系统的工作要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 2。3滑油。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 2。3。1黏度黏度指数凝点闪点和残碳量等指标可以表示滑油的状态。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 2。3。2滑油循环量和消耗量。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4 3典型滑油系统组成和分类。。。。。。。。。。。。。。。。。5 3。1滑油系统的组成。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 3。1。1按照系统分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 3。1。2按照部件分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 3。2滑油系统的类型。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 3。2。1按照循环性质分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 3。2。2按照循环方式分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 4以V2500发动机滑油系统为例分析典型滑油系统的工作要求。15 4。1V2500发动机滑油系统的主要技术指标。。。。。。。。。。。15 4。2V2500发动机滑油系统工作情况。。。。。。。。。。。。。。16 4。3V2500发动机滑油系统的特点。。。。。。。。。。。。。。。。20 5滑油系统油液监控技术方法及其应用。。。。。。。。。。。21 5。1光谱分析技术。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 5。2铁谱分析技术。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 5。3自动磨粒分析技术。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 6总结与展望。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。22 参考文献总结与展望。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 谢词。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。25 1前言 随着科技的高速发展，我们国家越来越重视航空业的发展。而作为飞机的核心的发动机是衡量一架飞机是否有动力的关键因素。我国在发动机这一方面处于较为弱势的状态，所以需要更加努力认真的去研究和创新属于自己的航空发动机技术。航空发动机这种复杂精密的器械在工作过程中会经受许多挑战，比如说各个部件是否耐高温，耐高压，能否经受得住高强度转速的考验。为了缓解发动机上的这些压力，滑油系统可以通过传输油液对发动机工作区域进行润滑，有效地延缓部件的使用时间，也对发动机各个系统起到了一定的保养作用。 整个航空发动机滑油系统如何将油液在发动机内部各个区域循环传输是十分复杂的。滑油系统顾名思义重要的部分就是滑油。油液在帮助发动机各部件冷却和润滑的过程中也有许多附属的功能比如说清洁杂质甚至有时会在一些系统中充当介质。运输滑油的过程是一个系统性的过程，需要一定程度上的精心设计。不同用途的飞机对发动机的要求不同，所以滑油系统要根据需要的发动机的性质进行改良，各运输滑油的管道位置油泵的位置和散热器的位置等是否合理，选择的滑油质量油液循环的方式都要达到最适合辅助发动机工作的状态。 虽然发动机有各种类型，滑油系统会根据发动机的类型而进行最合适的调整，但是滑油系统存在着一些基础的不可或缺的部件以及几种基本类型的运输油液循环方式。本文将从民用燃气涡轮发动机的角度，在引用以前学者对航空发动机滑油系统研究的相关理论和研究成果的基础上，归纳并总结发动机滑油系统的基本功用工作要求主要类型和主要部件。并以V2500型发动机的滑油系统为例，简要详细分析滑油系统的工作要求和主要特点。最后结合具体应用分析简要分析三大油液监控技术。希望能够对整个发动机滑油系统有一个较为核心基础的了解，对日后的学习和工作有所帮助。 2航空发动机滑油系统概述 航空发动机在高转速高温高压的工作下，各旋转部件的接触面以较高的速度做相对运动，各个零部件之间会出现滑转磨损积炭和支撑座裂纹等故障，所以需要滑油系统润滑和冷却，保证发动机的正常工作。 航空发动机滑油系统独立于发动机的其它系统，它需要在发动机工作时将润滑油输送到飞机的每个零部件，保证工作几件能够在一个合适的温度下工作。 2。1典型滑油系统的功用 滑油系统需要保证在恒压恒温的情况下，把润滑油输送到发动机需要润滑的地方，防止各个部件由于温度过高受到损伤导致发动机无法正常工作。滑油系统的主要功用如下， 冷却散热，现代航空发动机在工作过程中，轴承和齿轮旋转速度很大，产生的热量很高，发动机运转过程中其他工作部件也会向轴承传递许多热量，而滑油系统运输的滑油能将这些热量及时散掉，防止系统零部件因温度过高而损坏。 减小摩擦，发动机运转时，每个工作旋转零件都有一定的粗糙度。两个零件之间做相对运动，这中相互碰撞的加上零件表面的粗糙程度会产生摩擦力度非常大的干摩擦。干摩擦一旦产生，这种零部件之间生成的内能就会被损耗掉，零件过热，严重时候会导致毁坏，发动机无法正常运转。金属表面之间的干摩擦系数一般在0。140。30之间，液体摩擦系数一般在0。0010。005之间，所以在润滑油润滑过后，零件之间的摩擦阻力会大大降低，降低功率的损耗。 清洁，工作过程中各零件之间的磨损会产生废弃的金属细末金属颗粒以及外来的杂质。滑油系统在工作过程中，会把润滑油输送到发动机的各个部位，会带走这些废弃物质。当滑油流过油滤，这些颗粒就会被过滤出来，磁堵上也会吸附一些金属屑，维修人员定期对油滤进行清洗。监控系统例如磁堵探测器会检测出堵塞情况，当金属屑到达一定大小，并根据堵塞程度给信号到指示器提示维护人员进行维修处理。 为其他工作系统提供介质和保护零部件，滑油系统除了以上三种功用外，滑油有时会在其他系统中充当介质。比如液压调节器这种液压装置和作动筒等操纵机构中使用有一定压力的滑油。而在采用滑油燃油热交换器的发动机上，为了防止燃油结冰，热滑油会被用来加热燃油，改善燃油系统的高空性能。滑油也可以附着在部件表面，防止该部件直接接触空气和水分而氧化和腐蚀。 2。2典型滑油系统的工作要求 为了确保发动机的正常运行，滑油系统应要满足一下要求， ，1，冷却可靠，保证滑油的温度在给定的范围内。 ，2，在飞机飞行包线范围内，滑油系统能正常工作，润滑油的温度不过高，确保发动机对滑油的需求。 ，3，滑油的消耗量小。 ，4，确保发动机能在零下40C的低温情况下安全快速启动。 ，5，滑油系统中油滤磁堵等过滤部件要工作可靠尺寸紧凑，重量轻，寿命长，方便拆装和检查。 ，6，滑油系统设置在方便进行维修和检查的区域，若发生故障可提前被检测出来。 2。3滑油 飞机发动机所使用的滑油有两种，矿物质滑油和人工合成滑油。活塞式发动机通常使用从石油中提取的矿物质滑油。涡轮发动机一般使用合成滑油，这种合成滑油是从石油植物油以及动物油中提炼出来某些二元酸酯混合制成。 2。3。1黏度黏度指数凝点闪点和残碳量等指标可以表示滑油的状态 ，1，黏度， 液体是具有粘滞性的。在有外力作用时，液体分子相互之间会进行摩擦和碰撞，这时阻碍液体分子之间的相对运动的阻力会从液体分子之间产生，这就是粘滞性。黏度表示液体粘滞程度。滑油也是液体，所以也具有粘滞性。在滑油系统内，黏度可以反映滑油的流动性，黏度越大流动性越差。 黏度通常用运动黏度来表示。运动黏度是指一定量的滑油在规定温度下流过一毛细血管粘度计所用的时间。需要的时间越长，黏度越大。 黏度是滑油最重要的指标之一。滑油的黏度会影响油膜的生成和承载。黏度越大，油膜的承载能力越大。在温度高的情况下，滑油黏度降低，流动性强，油膜容易被破坏，不利于冷却和散热。在温度低的情况下，滑油容易凝固，对整个发动机工作有一定的影响。所以要注意选择能既能够承受高温也能够保证一定的润滑能力的滑油。 ，2，黏度指数 滑油的黏度与温度有关，温度降低时，黏度增加。黏度指数和温度有关，它表示滑油黏度在不同温度下的状态。温度一定时，黏度指数越低，表明滑油的黏度变化越大。 我国一般用运动黏度比来表示滑油黏度随温度变化情况。用50C时和100C时的运动黏度比值表示，比值小说明滑油黏度随温度变化小。 ，3，闪点 滑油受到加热时，油液的表面会生成油气，指蒸汽和空气的混合物，，当加热温度到达某一数值时，油气遇到外界明火会产生瞬时火花，瞬时火花又叫做闪火。闪点就指的是这不能维持燃烧的温度。滑油闪点越低越容易挥发。 所以为了防止由于温度高而发生火灾，油液工作的最高温度会低于闪点。但是闪点低的滑油易挥发，限制一定的工作范围。 ，4，凝点 凝点指的是某一特定的温度，在这温度下，润滑油会完全丧失了流动性。凝点可以显示滑油的流动是否顺畅，以及是否具有一定的过滤性。 ，5，残碳量 滑油在工作过程中会受热蒸发甚至会燃烧，而残碳就是指发生这些反应后颜色呈现出焦黑色状的物质。残炭重量占滑油重量的百分比代表残碳量。润滑油的性质和精制深度可以通过残碳量来显示，残碳量越低，滑油质量越高。 2。3。2滑油循环量和滑油消耗量 ，1，滑油循环量 滑油循环量是指在单位时间内传输送到发动机各个部件的油液总量，部件主要为轴承和操纵系统。 滑油的循环量和很多因素有关，比如油液本身的性质和滑油工作过程中冷却和润滑带走的热量。这种热量会根据飞行状态的变化或者零部件的材料以及结构而发生改变，所以很难用具体的计算出来，所以会采用统计数据的方式，通过试车实验确定具体数据。在10KN的台架推力作用下，滑油供油量和散热量可以由下表表示出来， 表21 发动机类型 供油量W 散热量Q 涡喷发动机 35Lmin 125250KJmin 涡桨发动机 1230Lmin 600850KJmin ，2，滑油消耗量 滑油消耗量指的是一定工作时间内的油液损耗量。这种损耗主要产生的位置在运输管道和滑油腔封严部位和通气管道部位，是油气的渗漏。一般的航空燃气涡轮发动机的滑油消耗量较小，大致是0。31。5Lh。 3典型滑油系统组成和分类 3。1滑油系统的组成 滑油系统的组成有两种分法，如下图所示， 表31 分类方式 按系统分 供油系统 回油系统 通风系统 指示警告系统 按部件分 滑油箱 滑油泵 滑油滤 磁性堵塞 滑油散热器 油气分离器 3。1。1按照系统分 ，1，供油系统，供油系统有另外一个名字叫增压系统。增压系统顾名思义就是依靠压力去将滑油送到轴承腔附件齿轮箱这种需要润滑油去润滑的区域。供油系统主要由油泵滑油滤限流装置和喷油嘴等组成。因为堵塞滑油喷嘴会堵塞，安装滑油滤可以过滤杂质用来保证滑油系统的正常工作，而控制不同区域供油的供油量依靠的是限流装置。 ，2，回油系统，回油顾名思义就是把油液送回去，所以回油系统的作用就是将润滑过后的滑油送回滑油箱。因为油液停留时间长，其温度会升高，油液的性能会大大降低，所以需要尽快送回油箱。为了保证回收的油液是干净的清洁的，回油系统中会装有两种重要过滤部件，滑油滤和磁堵，目的是收集回油中的杂质和铁性物质，同时也可以根据它们收集的杂质来判断发动机内部系统部件磨损情况。因为润滑后的滑油温度高的同时混有一定的空气，所以回油系统的回油能力比供油系统的供油能力多1倍。 ，3，通风系统，通风系统是利用管路连接不同的油槽，主要目的是为了消除由于气体在管路中和滑油被混合加热后产生的固体颗粒导致细管路堵塞而产生的压差，避免影响滑油的喷射。通风系统具体操作是油气分离各个收油池里收集的滑油和蒸汽的混合物，并将分理处的气体排出发动机外。发动使用时间长了，如果不及时清理这种固体颗粒，整个通风系统的压力会大幅度地增加，直接影响滑油供油，供油量的减少使得油温升高，甚至严重时导致工作部件由于没有得到及时的降温冷却而断裂损坏，发动机直接空中停车，非常危险。 ，4，指示和警告系统，其主要监控三个数值，滑油压力滑油量和滑油温度。指示警告系统会根据滑油压力和温度判断整个发动机滑油系统的工作情况，比如说油滤堵塞的信息，有时也会预测会发生的故障。 3。1。2按照部件分 ，1，滑油箱， 滑油箱是用来储存滑油的。干槽式和湿槽式是民航发动机滑油系统的两种类型。两者的主要区别就是是否有独立的外部油箱。湿槽式会将油液存在齿轮箱和集油槽或集油池中，是没有独立油箱的。而如今的航空发动机大多是干槽式的滑油系统。整个滑油箱的容量是根据润滑所需的充足油量润滑后油液受热膨胀和空气的混合物以及安全存储量这三个方面所设置的。 油箱上还有液面镜，现实油量，重力加油口或者压力加油口以及压力加油溢流口油箱通气设备，保证发动机工作时油箱内压力的稳定，有利于供油，抑制油箱中泡沫的生成，油气分离装置，分离回油中的空气，减少泡沫生成，供油出口和回油进口以及放油塞等部件。在油箱液面镜的上方是防虹吸管的接头，虹吸是指发动机在停车后滑油无法流入发动机内部，需要进行阻断。而防虹吸有两种方法，开孔进气阻断虹吸和设置单向活门。图31是发动机RB211535的滑油箱，位于发动机风扇机匣上。总容量未36。6英品脱，可用容量为28。27英品脱。图32是一个浮子式油量传感器，是安装在发动机RB211535的滑油箱的重力加油口内的。目的是防止油箱盖子未盖好而产生的滑油泄露。浮子式油量传感器通过中间支撑贯穿滑油箱，给驾驶舱提供油量信号。 图31发动机RB211535滑油箱 图32浮子式油量传感器 滑油箱需要保证在任何飞行状态下都能向发动机供油，滑油箱有一定的要求。因为使用后的滑油温度较高，而且里面会混有气体，导致体积增大，因此油箱内需要留有一定膨胀空间。根据规定重力加油口和压力注油口，压力加油溢流口，都要会打有oil或者滑油的标识以及油箱的容量。 ，2，滑油泵 滑油泵按功能分...
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