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第六章油泵1

第一节概述1

一、航空燃油泵分类1

二、各类燃油泵特点对照2

三、对主、加力燃油泵的要求3

四、国产主要航空油泵性能3

（一）柱塞泵3

（二）齿轮泵3

（三）旋板泵4

（四）离心泵4

第二节柱塞泵5

一、柱塞泵工作原理5

二、柱塞泵供油量计算5

三、柱塞泵参数分析6

四、柱塞泵的特性7

五、柱塞泵的功率7

六、柱塞泵运动学8

七、柱塞泵受力分析9

（一）柱塞受力9

（二）柱塞对斜盘的作用力11

（三）一个柱塞对斜盘转轴的作用力矩11

（四）全部柱塞对斜盘的总力矩12

（五）柱塞对斜盘的平均力矩13

（六）随动活塞杆力13

八、柱塞泵主要元件的设计计算14

（一）柱塞头部挤压应力14

（二）柱塞与斜盘的接触条件14

（三）柱塞支承面单位压力计算15

（四）转子和分油盘端面接触力计算15

（五）分油盘窗口之间的密封带设计17

九、流体静压支承柱塞18

（一）工作原理18

（二）计算公式19

（三）设计计算步骤19

（四）保持架的设计计算20

十、柱塞泵结构参数初步确定步骤22

十一、柱塞泵的结构与材料25

（一）转子25

（二）柱塞27

（三）分油盘29

（四）斜盘组合件30

（五）随动活塞30

（六）随动弹簧及柱塞弹簧31

第三节齿轮泵32

一、齿轮泵的工作原理32

二、齿轮泵的供油量计算32

三、齿轮泵的参数分析33

（一）模数m33

（二）齿数Z33

（三）齿宽b33

（四）转速n33

（五）间隙34

四、齿轮泵的特性与供油量调节35

（一）齿轮泵的特性35

（二）供油量调节35

（三）齿轮泵的传动功率36

五、齿轮泵的供油量脉动36

六、齿轮泵的困油36

七、齿轮泵的径向载荷38

八、端面间隙补偿40

（一）衬套弹簧40

（二）同心环形承压面衬套40

（三）偏心环形承压面衬套41

（四）不等油压作用的同心环形承压面衬套43

（五）小间隙端面密封43

九、齿轮泵主要零件的设计计算43

（一）齿轮参数设计43

（二）齿轮轴承45

（三）卸荷槽47

（四）壳体48

十、齿轮泵参数确定步骤48

第四节旋板泵51

一、概述51

二、旋板泵的工作原理51

三、供油量计算52

四、旋板泵的特性与调节53

五、定子内表面类型54

六、旋板泵径向液压负荷55

七、旋板泵的结构55

（一）旋板的安装倾角55

（二）中心轴结构56

（三）旋板57

（四）旋板与定子内表面的接触57

（五）旋板在转子槽里的单位支承力58

（六）旋板泵的进、出油口形状58

八、双作用式可调供油量结构59

九、旋板泵的参数确定步骤61

十、旋板泵主要零件材料及技术要求62

第五节离心泵62

一、离心泵的基本原理及性能参数63

（一）离心泵的组成63

（二）离心泵的基本工作原理63

（三）离心泵的出口实际压头63

（四）离心泵的实际流量64

（五）离心泵的特性线64

（六）离心泵的比转速65

（七）离心泵的汽蚀和汽蚀比转速65

二、现有离心泵的结构及参数分析65

（一）燃油增压泵67

（二）加力泵67

（三）喷水加力泵67

三、航空发动机离心泵的结构特点67

（一）进口装置的主要结构型式67

（二）出口装置的主要结构型式72

（三）前置叶轮的主要结构型式72

（四）离心叶轮的主要结构型式74

（五）诱导轮与离心叶轮的连接型式75

（六）密封装置的结构型式75

（七）轴承76

四、离心泵的材料和主要间隙的选择76

五、离心泵设计步骤77

（一）给定参数和选择计算参数77

（二）诱导轮的设计78

（三）离心叶轮的设计84

（四）离心泵出口装置的设计88

（五）离心泵进口装置的设计90

（六）离心泵轴向力与径向力的计算和平衡91

第六节汽心泵92

一、概述92

二、结构特点94

三、过流部件的设计95

（一）前置增压级95

（二）进口节流活门95

（三）叶轮98

（四）蜗室（导叶）及扩散管98

（五）空载运行冷却方案99

（六）响应速度99

（七）封严装置100

四、汽心泵设计计算101

（一）主要参数范围101

（二）进口节流活门设计102

（三）叶轮主要几何参数的确定102

（四）蜗室及扩散器103

（五）温升104

五、结构设计104

（一）轴承结构104

（二）主要部件的材料选择105

（三）主要部件的紧度、间隙105

（四）转子动平衡105

（五）临界转速106

参考资料107

第七章调节元件108

第一节敏感元件108

一、概述108

（一）对敏感元件的要求108

（二）敏感元件的种类、用途及优缺点108

二、压力敏感元件111

（一）橡胶薄膜111

1.对薄膜的要求111

2.结构和材料112

3.薄膜静特性114

4.薄膜输出力116

5.薄膜的设计步骤117

6.目前燃油泵及调节器所用薄膜一览表117

（二）膜片及膜盒124

1.膜片、膜盒的结构及用途124

2.制造膜片的材料126

3.膜片的特性曲线126

4.膜片设计128

5.计算例题135

（三）波纹管137

1.波纹管的结构及其应用137

2.波纹管材料138

3.波纹管的计算139

4.波纹管的动态特性142

5.环形单层金属波纹管型式、基本参数与尺寸143

三、压力比敏感元件148

（一）工作原理148

（二）分压器的静态特性149

（三）影响分压比的因素152

1.气嘴流量系数对分压比的影响152

2.反压力152

3.其它因素的影响153

（四）分压器的动态特性方程153

（五）压力比敏感元件的静态特性154

1．静态特性方程154

2．迟滞误差155

3．灵敏度155

4．不灵敏带155

（六）压力比敏感元件的动态特性155

（七）压力比敏感元件的设计计算过程156

（八）目前燃油调节器中应用的压力比敏感元件一览表157

四、温度敏感元件158

（一）对温度敏感元件的主要技术要求158

（二）温度敏感元件的类型、应用及优、缺点158

（三）充填式温度敏感元件158

1．工作原理及分类158

2．充气式温度敏感元件的温度压力特性159

3．充蒸气式温度敏感元件161

4．充液式温度敏感元件162

（四）热电式温度敏感元件162

1．工作原理162

2．材料162

3．静态特性163

4．动态特性163

（五）电阻式温度敏感元件164

1．工作原理及应用164

2．热电阻的静态特性164

（六）双金属式温度敏感元件166

1．工作原理166

2．静态特性166

（七）射流式温度敏感元件167

1．工作原理167

2．静态特性167

3．射流式温度传感器的应用168

（八）目前发动机燃油调节系统中所用温度敏感元件169

五、转速敏感元件169

（一）机械离心式转速敏感元件170

1．工作原理及应用170

2．静态特性170

3．动态特性174

4．结构型式及选材176

5．机械离心式转速敏感元件的设计步骤188

（二）液压离心式转速敏感元件189

1．工作原理189

2．静态特性189

3．动态特性190

第二节液压放大元件191

一、定义191

二、功用191

三、分类192

四、结构型式和控制方案193

（一）分油活门元件的结构型式和控制方案193

（二）喷嘴挡板元件的结构型式和控制方案194

（三）射流管元件的结构型式和控制方案195

五、性能比较和选型要点195

六、放大元件的结构尺寸和性能参数196

七、静、动态特性表达式和特性线197

（一）分油活门元件的静、动态特性表达式和特性线197

（二）分油活门元件的功率、效率和最佳工作点199

（三）分油活门的灵敏性及提高灵敏性的措施200

（四）喷嘴挡板元件的静、动态特性表达式和传递函数200

（五）射流管元件的静、动态特性表达式和特性线205

八、分油活门元件的设计方法、步骤和材料工艺问题206

（一）分油活门元件的一般设计方法和步骤206

（二）分油活门偶件的材料和加工工艺208

（三）分油活门元件设计计算举例210

九、喷嘴挡板元件的设计方法、步骤和材料工艺问题211

（一）喷嘴挡板元件的一般设计方法和步骤211

（二）喷嘴挡板元件材料和加工工艺问题213

第三节执行元件215

一、执行元件概况215

（一）随动机的种类215

（二）优缺点比较216

（三）目前生产的典型随动机216

二、执行元件的计算218

（一）性能要求218

（二）随动机的流量Q和运动速度v的计算218

（三）随动机的输出力、作用时间及储油量计算219

（四）随动机活塞筒内径计算220

（五）活塞筒壁厚的计算222

（六）活塞杆的计算224

（七）活塞宽度的确定225

（八）随动机活塞筒盖螺钉的计算226

（九）随动机方程式227

三、执行元件的构造和材料229

（一）典型调节器随动机的构造特点229

（二）典型调节器随动机的材料和工艺231

第四节节流元件和其它元件234

一、节流元件234

（一）液体经小孔和缝隙的节流234

（二）节流元件节流部分的结构型式237

（三）燃油调节附件常用的节流元件238

1．层板限制器238

2．燃油分配器240

3．油门开关241

4．油嘴255

二、其它元件257

（一）定压活门257

（二）等压差活门259

（三）加速活门261

（四）最小压力活门263

（五）油滤264

第五节机械元件268

一、弹簧268

（一）附件常用弹簧分类268

（二）弹簧设计269

1．弹簧常用的几种材料269

2．压缩弹簧设计270

3．压缩弹簧计算表275

4．弹簧的允许偏差277

5．弹簧一般技术要求279

6．弹簧的特殊处理280

7．弹簧的试验280

8．组合弹簧设计281

9．拉伸弹簧设计计算公式282

10．拉伸弹簧计算表283

11．扭转弹簧计算公式285

12．圆锥弹簧设计286

13．片簧计算公式288

（三）现有附件弹簧（压缩弹簧）一览表289

二、杠杆292

（一）杠杆分类292

（二）杠杆的结构设计293

1．杠杆本体设计293

2．杠杆支点设计295

3．杠杆触点设计296

三、花键298

（一）花键分类298

（二）花键结构设计299

1．外花键299

2．内花键299

（三）花键标准299

1．渐开线花键连接299

2．三角花键连接311

3．矩形花键连接324

4．端面齿花键连接330

（四）现有附件花键一览表330

四、小模数齿轮334

（一）小模数齿轮原始齿形要素334

（二）齿轮模数335

（三）小模数齿轮设计335

1．齿轮常用材料335

2．齿轮常用材料机械性能336

3．齿轮结构参数设计336

4．齿轮计算337

（四）小模数齿轮零件图一般技术要求标注349

1．直齿圆柱齿轮349

2．直齿圆锥齿轮349

3．齿条350

4．蜗杆蜗轮特性数据350

（五）齿轮传动公差351

1．小模数圆柱齿轮传动公差351

2．小模数圆锥齿轮传动公差366

3．小模数齿条传动公差376

4．小模数蜗轮、蜗杆传动公差377

（六）现有附件小模数圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆、齿条一览表389

五、凸轮391

（一）凸轮分类391

（二）凸轮结构设计391

1．凸轮常用材料391

2．凸轮传动部位391

3．凸轮基圆（传动凸缘）设计393

4．凸轮型面设计393

5．凸轮从动件结构393

六、轴承395

（一）附件常用轴承分类395

（二）轴承精度395

（三）轴承的配合396

（四）轴承的固定397

（五）单列向心球轴承安装参考尺寸398

（六）常用单列向心球轴承399

（七）常用关节轴承402

（八）钢球402

1．钢球的精度402

2．钢球的公称直径403

3．钢球直径允差403

4．钢球的标志404

第六节密封元件404

一、密封件概述404

（一）密封件的应用404

（二）常用密封件种类404

二、常用密封材料407

（一）选材的基本原则407

（二）常用密封材料简介407

1．橡胶407

2．石墨407

3．塑料407

4．金属材料407

三、典型密封结构408

（一）O形密封圈408

1．型式、技术要求和使用条件408

2．材料的选择409

3．密封结构型式、尺寸及标注方法409

4．密封结构的尺寸公差、精度及表面光洁度416

5．密封结构设计程序417

6．密封圈尺寸设计418

7．密封圈安装槽422

8．保护圈423

9．密封圈使用安装注意事项425

10．螺纹连接件的密封结构426

（二）空心金属O形圈428

（三）合成树脂制O形圈429

（四）橡胶皮碗429

1．分类及使用条件429

2．结构型式430

（五）机械密封443

1．概述443

2．原理443

3．结构特点444

4．分类444

5．机械密封的设计445

6．产品现用机械密封结构452

（六）密封垫453

1．耐油橡胶石棉垫453

2．密封垫子454

3．金属密封垫圈455

4．橡胶包覆金属密封垫片455

5．矩形密封圈456

6．毛毡封严圈457

（七）其它密封方法458

1．封严帽458

2．密封膏458

参考资料460

第八章自动调节系统461

第一节自动调节系统一般特征统计461

一、国内、外部分产品配套统计461

二、燃气涡轮发动机被调参数、调节量和调节规律统计462

三、各型泵和调节器主要技术数据统计472

第二节国内、外发动机调节器介绍472

一、各型主燃油调节器原理472

（一）涡喷五甲发动机主燃油调节器472

（二）ZB-9主燃油泵调节器和FB-4燃油分配器474

（三）ZB-10A主燃油泵调节器476

（四）ZB-21主燃油泵调节器478

（五）ZB-15、ZB-28主燃油泵调节器481

（六）1307型燃油调节器484

（七）MC-16燃油调节器489

（八）JFC-25燃油调节器490

（九）CASC燃油流量调节器493

（十）ZB-36油泵传感器和RT-9燃油调节器496

（十一）RT-11燃油调节器500

（十二）透默？ C6发动机燃油调节器503

（十三）阿都斯特？发动机燃油调节器507

二、各型加力燃油调节器原理510

（一）概述510

（二）加力燃油调节器简介510

1．ZB-11A加力燃油调节器510

2．ZB-14加力燃油调节器和FB-5燃油分配器513

3．ZB-22加力燃油调节器513

4．斯贝MK202加力燃油调节器516

三、叶片调节器原理520

（一）概述520

（二）几种叶片调节器简介520

1．LT-6叶片调节器520

2．1307燃油调节器内的叶片调节器521

3．EVC3叶片调节器522

4．斯贝MK202发动机叶片调节器524

四、喷口操纵与调节525

（一）概述525

（二）斯贝MK202喷口操纵机构与调节器525

五、进气道调节527

第三节典型系统动态特性分析529

一、采用继电型非线性并联校正装置的转速调节系统529

二、采用二次幂型非线性并联校正装置的转速调节系统539

三、同时测量转速和压气机出口压力的双讯路调节系统542

参考资料543

第九章发动机自动控制系统的设计544

第一节对自动调节系统的要求544

一、发动机对自动调节系统的一般要求545

二、各类发动机要求的工作状态、调节作用量和可能的调节参数547

（一）可调尾喷口加力式单轴涡轮喷气发动机547

1．发动机要求的工作状态547

2．调节作用量547

3．可能的调节参数548

4．调节方式和示意图548

（二）可调尾喷口加力式双转子涡轮喷气发动机548

1．发动机要求的工作状态549

2．调节作用量549

3．可能的调节参数549

4．调节方式及示意图549

（三）可调尾喷口加力式涡轮风扇发动机550

1．发动机要求的工作状态550

2．调节作用量550

3．可能的调节参数551

4．调节方式及示意图551

（四）单轴涡轮螺旋桨发动机553

1．发动机要求的工作状态553

2．调节作用量554

3．可能的调节参数554

4．调节方式及示意图554

（五）涡轮轴发动机555

1．发动机要求的工作状态555

2．调节作用量555

3．可能的调节参数555

4．调节方式及示意图555

（六）选定调节方案、调节作用量和调节参数时需考虑的问题556

三、发动机对各类自动调节系统要求的具体项目558

第二节拟定自动调节系统的原理图561

一、基本结构型式的选定561

二、调节的原理性方案选定563

（一）状态调节563

1．按偏差原理工作的自动调节系统563

2．按干扰补偿原理工作的自动调节系统563

3．按复合调节原理工作的自动调节系统563

4．按级联原理工作的自动调节系统565

5．自适应式控制系统565

6．自学习控制系统566

（二）过渡态调节566

1．按时间程序的过渡态调节566

2．按参数程序的过渡态调节567

3．组合方式的过渡态调节570

4．闭式过渡态调节573

（三）统一调节574

1．部分统一调节器574

2．全统一调节器575

第三节自动调节系统的设计计算575

一、系统静特性设计计算575

（一）发动机对调节装置的主要要求576

（二）需用供油线的实现577

（三）控油活门静特性计算579

二、系统动态特性的设计计算582

（一）线性系统的设计计算582

1．发动机动态方程的建立582

2．系统结构稳定的判定584

3．线性系统的设计计算586

4．多输入-多输出自动调节系统的设计608

5．利用电子模拟计算机进行自动调节系统的设计计算611

（二）自动调节系统的非线性设计计算612

第四节自动调节系统的结构设计618

一、结构设计的原则618

二、结构设计细节619

第五节自动调节系统管路的选择和计算619

一、管路的基本类型619

二、管道内径的选择619

三、管路系统压力损失计算621

四、管路容积损失计算625

五、导管的振动计算625

六、液压冲击计算626

七、导管强度校核627

八、管路发热计算627

（一）典型发动机燃油调节器进口燃油允许的最高温度627

（二）管路系统燃油温度的计算627

参考资料629

第十章泵和自动调节器的装配、试验、使用维护和故障排除630

第一节典型元件试验630

一、液压元件试验630

（一）试验条件630

（二）试验方法和要求630

1．液压延迟器的试验630

2．等压差活门试验631

3．反馈活门的试验632

4．急降活门的试验634

5．分油活门的试验634

6．RT-15分油活门灵敏性试验635

二、机械离心式转速敏感元件试验636

（一）试验条件636

（二）试验方法及要求636

三、压力敏感元件的试验637

1．橡胶薄膜的试验637

2．膜盒试验638

四、固定式层板限制器的试验643

（一）试验条件643

（二）试验方法和要求643

第二节装配645

一、装配的基本要求645

二、装配时常用辅助材料和器材645

三、装配工艺路线646

（一）装配、试验和配套程序646

（二）组合件装配的一般规律646

（三）总装分类646

四、燃油泵的装配举例647

（一）柱塞泵647

（二）齿轮泵652

（三）离心泵653

五、调节器装配举例654

（一）转速传感器654

（二）液压反馈机构（回输装置）656

（三）自动加速器659

（四）燃油分配器661

（五）自动起动器661

（六）燃油最小压力限制器662

（七）油门联锁装置与恒油量调节器662

（八）气压调节器664

（九）πω调节器666

（十）机械式自动调节器667

第三节试验669

一、试验目的和分类669

二、泵和自动调节器试验的基本要求669

（一）对试验设备的基本要求669

（二）对试验工作液的要求669

（三）对试验环境的要求669

（四）操作要求669

三、运转试验670

（一）规范和要求670

（二）试验程序和注意事项670

四、调整试验670

（一）试验基本条件670

（二）油泵调整试验的方法和要求674

1．可变量泵的调整和检查674

2．定量油泵供油量的检查675

（三）自动调节器调整方法和要求675

1．停车面积的调整和检查675

2．慢车面积和慢车中点位置的确定676

3．定压活门压力的调整676

4．等压差活门压差的调整676

5．慢车油量的调整677

6．机械离心式转速调节器的调整677

7．执行机构运动速度的调整和检查678

8．燃油分配器性能的调整680

9．自动加速器的调整681

10．自动起动器的调整683

11．气压调节器（高度速度调节器）的调整684

12．油门开关节流特性的调整686

13．πω调节器性能的调整688

14．温度调节器特性的调整688

15．最小压力活门性能的调整688

16．断油活门性能的调整和检查689

17．卸荷（安全）活门性能的调整689

18．最大转速限制器性能的调整690

19．最大功率限制器性能的调整690

20．温度限制器性能的调整691

21．发动机防喘振自动调节器的调整691

（四）泵和自动调节器的密封性试验691

五、长期试验692

（一）长期试验程序692

（二）长期试验规程692

（三）长期试验后质量评定696

第四节使用与维护698

一、燃油附件的启封和油封698

（一）启封698

（二）油封698

二、燃油附件在发动机上的安装698

三、燃油附件在发动机上的调整699

（一）注意事项699

（二）涡喷五甲、乙、丙、丁发动机燃油附件的调整699

（三）涡喷五发动机燃油附件的调整701

（四）涡喷六发动机燃油附件的调整703

（五）涡喷七发动机燃油附件的调整706

（六）涡喷八发动机燃油附件的调整709

（七）涡桨五发动机燃油附件的调整710

（八）涡桨六发动机燃油附件的调整712

第五节故障及其排除方法715

一、故障性质的分类与造成故障的原因715

二、排除故障的要求、步骤和方法716

（一）要求716

（二）步骤716

（三）方法716

三、故障及排除方法举例717

（一）外场故障717

（二）内厂故障718

四、附件结构和选材不当而引起的故障举例719

参考资料720

第十一章泵、自动调节器和自动控制系统的试验设备721

第一节试验设备的概况和典型系统721

一、燃油泵-自动调节器静态性能试验器721

二、环境模拟试验器725

三、增压泵（离心式）试验器726

四、叶片调节器试验器727

五、液压元件试验器728

六、气动元件试验器729

七、离心块元件试验器730

八、生产工艺辅助试验器730

九、燃油泵-自动调节器动态特性试验器（发动机模拟器）732

第二节试验器性能参数的确定和方案设计735

一、性能参数的确定735

二、燃油系统设计736

三、传动方案设计737

第三节试验设备内主要部件的选择和计算738

一、阀738

（一）阀的分类738

（二）阀的应用739

1．压力控制阀739

2．流量控制阀744

3．方向控制阀746

（三）阀的选择754

二、滤油器755

（一）滤油器过滤面积的计算755

（二）滤芯的品种和规格757

1．金属丝编织方孔网757

2．金属丝编织特种滤网758

3．国内其它方格式金属网规格759

4．粉末金属烧结滤芯759

5．纸质滤芯762

6．磁质滤芯763

（三）滤油器的产品规格763

三、油箱767

（一）油箱的要求767

（二）油箱的储油量计算767

（三）油箱散热面积的计算768

（四）试验设备常用油箱的种类及规格768

1．开式油箱768

2．闭式油箱770

四、散热器772

（一）散热器的要求772

（二）散热器的热计算772

（三）试验设备常用散热器种类及规格773

1．管武散热器773

2．板式散热器776

3．空气散热器778

第四节测试设备780

一、流量测量780

二、压力测量781

三、温度测量781

四、转速测量782

五、功率、位移测量783

1．PY1型数字转矩转速测量仪783

2．PY2型数字位移表783

3．FY83型感应直线位移转换器784

六、二次仪表及记录仪器784

七、模拟计算机及超低频动态分析仪器785

1．DMJ-3A型模拟式电子计算机785

2．HMJ系列混合模拟计算机786

3．M-6型电子模拟计算机787

4．BT-6型超低频频率特性测试仪788

第五节导管和导管连接件788

一、导管788

（一）金属导管788

（二）不锈钢金属软管789

（三）军工用钢丝编织胶管790

（四）带接头的钢丝编织胶管790

（五）军工用棉线编织胶管790

（六）带接头的棉线编织胶管791

（七）真空胶管791

二、导管连接件791

（一）常用连接件类型791

（二）扩口式管路连接件795

（三）球面式管路连接件797

（四）直通管接头卡套连接式组合件800

（五）锯齿形橡胶软管连接807

参考资料808