HB Z 200-1991 航空发动机燃油与控制系统旋板式燃油泵设计指南.pdf
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1、中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准HB/Z 200-91 指导性技术文件航空发动机燃油与控制系统旋板式燃油泵设计指南199108-03发布1991-12一01实施中华人民共和国航空航天工业部批准目次1 主题内容与适用范围. . . . . . . . . . . . (1) 2 引用标准. . . . . . . . . OI. . . . . . . . . . . . . (1) 3 术语和符号. . . . . . . (1) 4 原始设计参数和要求. . . . . . . . . . (4) 5 设计原则与步骤. . . . . . . . (5) 6 油泵的运动特点及典型结构
2、. . . . . . . . . . . . (5) 7 设计计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (7) 8 主要零件的设计. . . . . . . .-. -. _. . . . . . . . (8) 9 材料、热处理、精度和粗糙度选择. . . . . . . . . . . . ( 15) 10 试验、鉴定及可靠性. . . . . . . .(18) 11 标志、油封、包装和贮存. . . . . . . . . . (1 9) 附录AXB型油泵主要性能表(参考件). . . . . . .
3、. . (20) . 中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准航空发动机燃油与控制系统旋板式燃油泵设计指南1 主题内容与适用范围HB/Z 200-91 本标准规定了航空发动机燃油与控制系统中旋板式燃油泵的设计、计算、材料与热处理、试验和鉴定等要求。本标准适用于定于内表面为圆柱形,装四块旋板并有浮动中心轴的旋板式燃油泵(以F简称油泵),也可供设汁类似油泵参考。2 引用标准OB438 1号喷气燃料OB1787 航空汽油GB1788 (号喷气燃料GJB241 航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范GJB242 航空涡轮螺桨和涡轮轴发动机通用规范OJB450 装备研制与生产的可靠性通用大纲HB962 铸
4、造铝合金技术标准HB5842 航空产品单元件分类及质量控制原则HB5870 航空辅机产品运输包装通用技术条件HB6171 航空发动机燃油泵汽蚀持久性试验方法HB;Z5028 r航空辅机产品干燥空气封存HG6-411 航空用橡胶薄膜HG6-878 专用胶料YB9 铝轴承钢技术条件YB74 航空用结构钢钢棒技术条件YB675 航空用不锈及耐热钢钢棒技术条件3 术语和符号3. 1 术语3.1. 1 效率3. ,. ,. 1 容积效率航空航天工业部1991-0803发布1991-12-01实施HB/Z 200-91 油泵的实际流量与理论流量之比,用下式表示:3. 1. 1.2 机械效率Q QL - L
5、1Q (1) 71 = Q1,一QL油泵的理论功率与输入功率之比,用下式表示:3. ,. ,. 3 总妓率NL p;,飞,(2) 1),二万8- NL + L1Nm 油泵的奋积效率与机械效率之乘积,用下式表示:句=:Iv 1_ .,. (3) 3. .2 工作环挠油泵工作时周围的温度、温度、盐雾、振动、冲击及备种有害介质等。3. ,. 3 关死因油旋板在排油快结束时,如果排油腔不能和排油路始终相通,则会形成关死容积,由于旋板的继续旋转,造成关死区床力升高,这种现象称为关死因油(见图1)。L 关死区定于.一一一旋饭中心轴图1油泵关死区示意图3. i. 4 沌捕活门挝|泵不工作时,燃油可以通过油泵
6、内一个专用活门向发动机供油,此活门称注油活门见|到10)。3. 1. 5 汽蚀油泵进口充填压力低于燃油饱和蒸汽压时,燃油发生汽化形成大量汽泡,当汽泡进入高压2 HBjZ 200-91 区时又被挤压破灭,形成液压撞击,出现噪声、振动,重则可使接触燃油的金属表面产生损伤,此现象称为汽蚀。3.2 符号Ac 袖泵出口处截面积cm2 Aj 油泵进口处截面积cm2 Bmil、定子最小壁厚1m b 旋板宽度mm D , 转子内孔直径自1md 定子外圆亘径mm do 中心轴直径rnm d1 转子外圆直径1口】e 定子内孔中心偏移量rnm h 旋板高度H】盯1hvllUlX 旋板最大工作高度mm K 储备系数K
7、, 安全尺寸盯】盯1L 旋板排油结束时关死区距离mm N c 油泵输出功率kw NL 油泵理论功率kw Ns 油泵输入功率kw Nm 机械损耗功率kw n i由泵转速r/min 。转子旋转中心OJ 运子内孔中心02 旋板外圆中心1主P油泵进、出口压差民1PaP 滑动轴承上的压力MPa (PJ P的许用值MPa (Pv) Pv的许用值MPa m/s QL 泊泵理论流量L/min Qs 油泵实际流量L/rnin LQ 油泵流量损失L/min qJ. 一个旋板每转的理论排油量mL/r qL 油泵每转理论排油量mL/r R 运子内孔半径盯1口1ro 中心轴半径mm rl 转予外圆半径口113 HB/Z
8、 200-91 rb 旋板外圆半径T 油泵输入扭矩t 燃油温度Vc 油泵出口燃油流速Vj 油泵进口燃油流速V 轴承处轴径圆周切线速度(v) v的许用值z 旋板个数 旋板厚度岛n.x旋板最大厚度岛nin旋板最小厚度 总效率刊n机械效率1 容积效率 旋板最大工作高度与旋板高度之比值UI 旋板的关闭角度2 旋板的开启角度中定子大密封区角度4 原始设计参徽和要求4. 1 原始设计参擞a.出口压力,b.进口压力;C.转速:d.流量;e.工作介质;f.传动、联接型式及转向。4.2 设计要求4 a.温度要求:包括燃油进口温度和温升要求;b.工作环境z包括振动、冲击、盐雾等PC.外泄漏要求;d.体积、质量和安
9、装方式pe.工作寿命及可靠性:f.特定试验要求;g.清洗、油封、包装、运输、贮存等要求。口1mN.m 。Cm/s m/s m/s m/s 自1口1m町1mrr(0) (0) (0 ) 5 设计原则与步骤5.1 设计原则HB/Z 200-91 油泵设it应遵循结构紧凑、质量轻、可靠性高、调整维护方便和有关强度理论及标准化与互换性的原则。可靠性设汁应根据协议或有关文件的要求进行。5.2 设计步骤a.方案论证:包括方案预选、可行性与可靠性分析、费用估算等;b.基本参数计算z油泵性能计算、排油量计算、主要排袖零件尺寸计算;c.结构设计z按主要性能和尺寸要求确定结构型式,并进行结构尺寸链计算和圆整化4d
10、.材料选择z包括材料性能、热处理和表面处理的方法和要求等;e.强度计算:计算有关零、组件强度;f.图样设计:绘制零件图、组件图、编制产品明细表,按HB5842确定重要件和关键件;g.编制技术条件z制定试验技术要求、试验项目、试验方法和试验设备及油泵使用维护说明书等。6 油泵的运动特点和典型结构6. 1 运动特点旋板的运动及磨损点的变化情况见图2.W 图2旋板的运动和磨损点变化示意图E E 图2(a)表示旋板在转子的带动下,在转动的同时又在转于槽内滑动;图红的表示旋板在5 HB/Z 200-91 位置1时磨损点为2、5.旋板在位置E时磨损点为l、4,旋板在位置盟时磨损点为2、5仰,旋板在位置W时
11、磨损点为沪、6脚。6. 2 典型结构6.2.1 结构设计应具备的功能根据原始设计参数和技术协议要求,一般应具备以下功能:a.接航空发动机要求的压力和流量向发动机正常供油;b.具备燃油压力可调整的能力,即设计定压活门结构,并便于调整和维护;C.油泵不工作日才,能使所有安装在油泵前的其它袖泵所输出的燃油顺利通过油泵向发动机燃油号控制系统供油,即设计注油活门结构;d.具备口I靠的安装和传动型式,并具有油泵进、出口联接装置;e.具有可靠的密封性。6.2.2 典型结构型式a.典型结构型式有两体式和三体式见图3和国心,两体式结构简单,三体式便于油泵改变旋转方向Fb.典型的定压活门安装位置有的在转子组件的上
12、面(见图幻,有的在转子组件的端面(见图。定压活门转子组件图2两体式决定压活门在转子组件上面的典型结构图6 HB/Z 20091 A-A 国4三体式及定压活:1在转子组件端面的典型结构图S. 2. 3 结构设计的原则结构设计应根据本标准5.1要求井参照典理结构及具体情况灵活实施。典型油泵的主要性能见附隶Ao7 基本参数计算7. 1 油泵输入功率7.2 油泵输出功率7.3 油泵输入扭矩!J P QJ -一一一一. . . . . . . . . . . . (4 ) 60 . ,),跑.dP .Q T =一-一土(5) 60 159.2川PQT=一一-一一二(6)n 1) . h一一根据油泵大小和
13、复杂程度一般在O.5O. 7之间选取。7.4 油泵每转理论排油量1 I . -, qL=KQTZ-zl oaHH-. . .11.11 .11. (7) K般在1.l ,._.l. 15之间选取。p根据油泵流量由小到大一般在0.7-0.9之问选取L7.5 一个旋板每转理论排油量1Ll二号W.11 .11 11 11 11 11 11 .11. . . 11. (8) 7 HB/ Z 200-91 表1定子中心偏移量和半径推荐表油泵理论排量(mL/ r) e 推荐值R 8 主要零件的设计8. 1 定子的设计13 11 3. 5- 7 7. 5 5 2 2. 5 12.5 15 8. ,. 1 定
14、子内孔半径和定子内孔中心偏移量的确定定子内孔半径和定子内孔中心偏移量按表1确定。8.1.2 定子外径的确定定子外径按下式确定:1535 3 20 mm 3565 65-100 4 5 25 27.5 d = 2(R + e十B.;.). (9) B,ln-般取2,.,4mm8. , . 3 定子宽度的确定定子宽度与旋板宽度基本尺寸相同。8. ,. 4 定子窗口形状和旋板在定子上关、开角度及排油快结束时的关死区角度或距离的确定8. , . 4. 1 旋板关闭角和旋板开启角的设计见图5)8 图5定子密封区角度及旋板关闭、开启角度回定子大密封区角度值,一般在900.,105。之间选取,愈接近90。其
15、油泵排油量愈大。旋板关闭角l在3r30-450之间选取;HB/Z 200-91 旋板开启角z在同一个定于上要大于或等于间。8. ,. 4. 2 旋极排袖快结束时关死区距离L的确定(见图1)在保证高压区和低压区不沟通的情况下.关死区的容积要尽量小,根据定子的大小.L一般在4-18mm内选取。8. .4.3 定子窗口的设计定子窗口设计在保证8.1. 4. 1和8.1. 4. 2条的情况下,其大小和形状可以根据定子的外形尺寸灵活设计,典型的窗口形状见图6,以保证进、排袖畅通为原则。 图6定子窗口的典型形状图8.2 旋板的设计8.2.1 旋板高度的确定旋板高度尺寸按下式计算:2R - dn h=一一一
16、. (l0) 2 do一般取(3-3.5)e。8.2.2 旋板厚度和旋板与定子及中心轴接触形面的确定8. 2.2. 1 旋板应满足的工作条件旋板在运动中时刻保持与定子内表面和中心轴外表面良好接触,不使高、低压区沟通泄漏及旋板不互相碰撞的三个条件za.旋板与定子内表面和中心轴外表面接触表面的轮廓应是圆柱形(见图的。b.旋板最小厚度应满足下式(见图7); 二注hsin卢. . . . . . . . (11) C.旋板的最大厚度应满足下式(见图&):8.2.2.2 旋板厚度的确定Stny O运2(1.十1.)一一一-1b COSPI) . . (12) O. 707 旋板的最大与最小厚度应满足下式
17、,并推荐按下式中接近最薄厚度选值。hsin :S;:S; 2(10 + 1b)二旦L-Tb-cSPI).(13) 0.707 式中:P一一当旋板处于水平状态时,中心轴中心和旋板中心的连线与水平线之夹角(见图7), 9 HBjZ 200-91 Pl一一当旋板处于45。状态时,中心轴中心和旋板中心的连续与45。线之夹角(见图的;y一-当旋板处于45。状态时,中心轴中心和旋板中心的连线与垂直线之夹角(见图8)。图7旋板最小厚度示意图因8旋板最大厚度示意图8.2.2.3 旋板与定子和中心轴接触表面的设计旋板与定子和中心轴接触的形面必须采用以旋板高度h为直径的圆柱形(见图9)。,cJ L 8.2.3 旋
18、板厚度的确定旋板的厚度按下式确定:10 飞、, F , * E 圈9旋板形状图HB/Z 200-91 q_ X 103 b= 何(R2- rD + 2. 83e(R + .fR2 - O.5e2 + O. 707e) -4(.fR2 - O.5e2 + O. 707e - TJ) . (14) 8.2.4 验算旋板最大工作高度和旋板高度的比值旋板最大工作高度与旋板高度之比值按下式验算二与. . . . . .,. (15) 儿一般在O.4-0.5范围内取值;hu,.值等于2eo8.3 转子的设计8.3.1 转子外圆尺寸的确定转子外困尺寸按下式确定:d) = 2(R -e)们的8.3.2 转子内
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- HB 200 1991 航空发动机 燃油 控制系统 板式 设计 指南
