blades 冲击反力式
三转子Tri-spool turbines Combined
impulse/reaction
4.1 涡轮的类型和组成
4.1 涡轮的类型和组成
4.1 涡轮的类型和组成
4.1 涡轮的类型和组成-冲击式
V3
仅仅由燃气冲击驱动涡轮
4.1 涡轮的类型和组成-反力式
由燃气流的冲击及通过收敛工作叶片 通道加速的反作用驱动的涡轮
一、不可拆的盘轴连接
热定心功能的各种形式端面齿连接
一、不可拆的盘轴连接
径向销钉连接方案优点：结构简单，轻巧，加工方便， 强度、刚度较好。
一、不可拆的盘轴连接-焊接
一、不可拆的盘轴连接-整体
二、可拆卸式盘轴连接-用短螺栓连接
24个精密螺栓连接，保证工 作时定心并传递负荷。
二、可拆卸式盘轴连接-用短螺栓连接
Gas Turbine
Aero-engine
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第4章 涡轮
第四章 涡轮 Turbine

4.1涡轮的类型和组成 4.2涡轮转子结构 4.3涡轮叶片的冷却 4.4涡轮静子结构
4.5涡轮部件的冷却
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第四章 涡轮 Turbine
4.1 涡轮的类型和组成
一、叶片抗振措施：带冠叶片
优点：提高涡轮效率，提高叶片刚性 减振效果好
缺点：加大了叶根离心负荷，叶冠和叶身转接处 容易应力集中
二、中间叶根
作用： ❖ 减小叶片对榫头的传热，使盘缘避开高温区域，
减小应力分布不均匀度 ❖ 可引入冷却空气，降低榫头和轮缘的温度，减小
轮盘热应力，减轻轮盘重量
二、中间叶根
二、中间叶根
阻尼块与中间叶根间产生摩擦阻尼减振
三、叶片与轮盘的连接
力参数的选择起着决定性作用
4.2.2 工作叶片及其与轮盘的连接
❖ 工作叶片组成： 叶身、榫头、中间叶根
4.2.2 工作叶片及其与轮盘的连接
工作叶片叶身特点：
（1）叶身厚度较大 （2）弯曲程度较大 （3）截面积沿叶高的变化剧烈 （4）内部一般有冷却通道 （5）具有抗振结构
4.2.2 工作叶片及其与轮盘的连接
定心可靠、结构简单、重量轻、制造容易、装 拆方便外还要注意： （1）减少向轴传热、改善轴承的工作条件； （2）在各种工作条件下，保证各部件定心可靠； （3）大多数涡轮机匣采用整体式
一、不可拆的盘轴连接
盘轴间采用圆柱面 定心，紧度配合， 径向销钉连接，剪 切传力，
一、不可拆的盘轴连接
只要沿圆周装有3个经上销钉，则在各种工作状态下相互配合的两 个零件可以自由径向变形而它们的中心位置始终保持不变
二、可拆卸式盘轴连接-用短螺栓连接
短螺栓采用带冲铆固定的自锁螺帽
二、可拆卸式盘轴连接-用短螺栓连接
各轮盘间用短螺栓连接， 整个转子通过三，四级 盘间的轮毂借花键与低 压轴连接
二、可拆卸式盘轴连接-用短螺栓连接
第二级和第四级盘鼓间采用电子束焊，结构简化
二、可拆卸式盘轴连接-用长螺栓连接
盘前有凸台
CFM56-3发动机高压涡轮前轴
4.2 涡轮转子结构
CFM56-3发动机高压涡轮前轴
4.2 涡轮转子结构
4.2 涡轮转子结构
CFM56-3发动机高压涡轮后轴
4.2 涡轮转子结构
CFM56-3发动机高压涡轮前旋转空气封严
4.2 涡轮转子结构
4.2.1 转子的连接结构
转子结构：多级涡轮一般采用盘鼓混合式结构 设计要求：除了和压气机一样要保证足够的强度和刚性，
涡轮功用:
将燃烧室出口燃气的部分热能和压力能转化为 机械能,带动压气机和附件工作
涡轮分类: 轴流式Axial flow 径流式Centripetal flow
冲击式 Impulse turbine blades
反力式
单转子Single spool turbines Reaction turbine
双转子Twin-spool turbines
配合紧度靠控制螺栓头与安装边间的间隙保证，适用于多次装配
二、可拆卸式盘轴连接-用短螺栓连接
可以将轴和轮盘外缘直接相连
二、可拆卸式盘轴连接-用短螺栓连接
结构复杂，但封严环可以阻 挡高温对轮盘盘身及传力鼓 环的影响
二、可拆卸式盘轴连接-用短螺栓连接
低压涡轮通过一个锥形 支承盘与二，三级轮盘 的鼓环相连
平行四边形叶冠在使用中常出现磨损不一致的问题；锯齿形叶冠 预扭压紧，紧度加大，减振效果好。
一、叶片抗振措施：带冠叶片
图4－33 斯贝(a)、RB211(b)发动机涡轮工作叶片
一、叶片抗振措施：带冠叶片 RR公司带冠高压涡轮工作叶片
一、叶片抗振措施：带冠叶片 片抗振措施：带冠叶片 CFM56发动机低压涡轮工作叶片
4.2.2 工作叶片及其与轮盘的连接
4.2.2 工作叶片及其与轮盘的连接
4.2.2 工作叶片及其与轮盘的连接
4.2.2 工作叶片及其与轮盘的连接
一、叶片抗振措施：调频（切角）
一、叶片抗振措施：带冠叶片
一、叶片抗振措施：带冠叶片
一、叶片抗振措施：带冠叶片
平行四边形叶冠俯视图
锯齿形叶冠俯视图
二、可拆卸式盘轴连接-用长螺栓连接
用于小发动机,可拆 1、中心长螺杆连接传力 2、圆弧端齿定心传扭
二、可拆卸式盘轴连接-用长螺栓连接
可拆，六根长螺杆传力，圆弧端齿定心、传扭
4.2.2 工作叶片及其与轮盘的连接
❖ 工作叶片工作环境 离心力、气动力、热应力及振动负荷；受
到燃气严重腐蚀；冷热疲劳 第一级涡轮工作叶片的强度对发动机的热
4.1 涡轮的类型和组成-冲击反力式
4.1 涡轮的类型和组成
❖ 涡轮组成： 涡轮转子 涡轮静子 每级由一个导向器和一个工作叶轮组成。
4.1 涡轮的类型和组成
❖ 航空燃气涡轮的特点： 功率大、燃气温度高、转速高、离心力大， 热应力大，同时还要求重量轻，尺寸小。 热负荷和动力负荷大，工作条件恶劣，是发
动机使用中故障较多的部件。
4.2 涡轮转子结构
❖涡轮转子 rotors 组成： 涡轮盘 disk 涡轮轴 shaft 工作叶片 blades 连接件 attaching parts
4.2 涡轮转子结构
4.2 涡轮转子结构
CFM56-7B high pressure turbine rotor
4.2 涡轮转子结构