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第9章滑油系统第9.1节概述第9.2节滑油系统的组成第9.3节滑油系统的分类第9.4节典型的发动机滑油系统第9.5节滑油系统的维护9.1概述9.1.1滑油系统的功用（1）润滑：减小摩擦力，减小摩擦损失。相互运动的零部件表面被一层一定厚度的油膜所覆盖，金属与金属不直接接触，而是油膜与油膜相接触，这就在相互运动中减小了摩擦和磨损。（2）冷却：降低温度，带走热量。滑油从轴承和其它温度高的部件吸收了热量，在散热器处又将热量传递给冷却介质，从而达到冷却的目的。（3）清洁：带走磨损的微小颗粒。滑油在流过轴承或其它部件时将磨损下来的金属微粒带走，在滑油滤中将这些金属微粒从滑油中分离出来，达到清洁的目的。（4）防腐：在金属部件表面有一层一定厚度的油膜所覆盖，将金属与空气隔离开，使金属不直接与空气接触，从而防止氧化和腐蚀。此外，在有些动力装置上，滑油还被用作其它工作系统的工作介质。例如作为涡桨发动机变距系统和测扭系统的工作介质。滑油的热量可以作为防冰系统的热源。在采用滑油－燃油热交换器时，滑油的热量还能对燃油加温，改善燃油系统的高空性能。9.1.2对滑油系统的要求（1）当发动机在飞机飞行包线范围内工作时，滑油系统应保证供给发动机所需的滑油，特别是系统应具有良好的高空性，即当发动机在升限工作时，也应得到充分润滑。（2）在发动机各种工作条件下，能得到可靠的冷却，保持滑油在给定的温度范围内。（3）在低温条件下，系统应能迅速而可靠地起动。（4）系统应便于接近，进行调整、维护和检查，故障征候能事先发现。（5）系统的滑油消耗量要小。（6）附件的构造应简单、工作可靠、尺寸紧凑、重量轻、寿命长。9.1.3滑油及滑油量一、对滑油的基本要求（1）粘度粘度是流体反抗切向力的能力。航空滑油的粘度是用数码来划分的，如80、100、140号等等。这些数码是用一种叫做塞波特（SAYBOIT）的万能粘度计测得的粘度值。在这种测量仪器中，测量60cm3的滑油在一定的温度下，流过一个已精确标定的小孔所需要的以秒为单位的时间，秒数大小就表示了滑油粘度的高低。这实际上是测量滑油的流动阻力，因为流动阻力越大，则流过小孔所需的时间越长。滑油粘度对滑油系统的特性有很大的影响。粘度过小，滑油就不易在摩擦面的间隙中存留，以形成足够厚度的油膜，使润滑性能变差；粘度过大，会增加摩擦机件的摩擦力，而且流动性也变差，滑油循环量减少，从摩擦面带走的热量也少，使系统的冷却效果变差。同种滑油粘性系数的高低主要受滑油温度的影响。温度高，则粘度低；温度低，则粘度高。滑油粘度随温度的变化率叫滑油的粘度指数，粘度随温度的变化小粘度指数高。好的滑油要求其粘度随温度的变化愈小愈好。（2）闪点使滑油蒸汽产生闪燃的温度称为闪点。要求滑油的闪点高于滑油工作的最高温度，以防止可能的火灾并减少滑油消耗量、保证良好的润滑。（3）燃点有足够的可燃滑油蒸汽供给燃烧的最低温度称为燃点。要求滑油的燃点高于滑油工作的最高温度。（4）良好的低温流动性航空发动机在冬季地面起动或高空停车后再起动时，外界的大气温度很低，有时会在-40℃以下，为了保证发动机的起动和滑油系统的正常工作，滑油应具有良好的低温流动性。滑油的流动性与滑油的粘性系数有关，所以要求滑油具有适当的粘度，且随温度的变化要小。（5）好的抗氧化性和抗泡沫性随着航空发动机涡轮前燃气温度的提高，滑油的工作温度也相应增高。在高温下，滑油易氧化成胶状物沉淀堵塞油路，影响系统的循环工作，同时积存在滑油中的氧化物又会使滑油变稠、粘度增大、酸值提高，引起机件的腐蚀。同时，滑油在使用中不应起泡沫，起泡沫会使金属表面的油膜不连续，增大摩擦和磨损，降低输出功率，冷却效果差，且降低高空性能。（6）不腐蚀金属和侵蚀橡胶，毒性小滑油系统工作时，滑油与金属零件和橡胶制品件相接触，滑油中存在的水份及化学活性物质（如酸、碱、盐及其化合物），就会对与之接触的金属零件和橡胶制品件发生腐蚀和浸蚀作用，特别是合成滑油对橡胶件的浸蚀作用更为厉害，且具有毒性。二、航空发动机使用的滑油滑油的种类有矿物基的滑油，即从石油中提炼的；有从动物、植物提炼的；有带添加剂的。目前航空燃气涡轮发动机使用合成滑油，即从动物、植物、矿物基滑油提炼人工合成的。它的优点是能在高温下工作、不易蒸发，耐低温、凝点低、不易沉淀，工作寿命长。缺点是有腐蚀性，不管溅到什么地方，都可能产生气泡和掉漆。它不能同矿物基滑油混合，而且生产厂要求不同等级、型号的滑油也不能混合使用。合成滑油有填加剂，易被皮肤吸收，有高毒性，应避免长时间暴露和接触皮肤。三、滑油循环量和消耗量1.滑油循环量单位时间内供给发动机的滑油量称为滑油系统的循环量。它的大小在一定程度上决定了整个系统的方案，是滑油系统的主要参数之一。循环量的大小取决于滑油进行冷却和润滑时需要带走的热量、滑油的性质以及发动机操纵系统和调节系统需要的滑油量，即W=Wh+Wp式中：Wh——轴承和齿轮散热所需要的滑油量；Wp——发动机操纵系统和调节系统所需要的滑油量。由滑油带走的热量包括轴承、齿轮等相对运动零件工作表面的摩擦热和相邻高温零件传到轴承来的热量。它们不仅随发动机工作状态和飞行状态而变化，而且与零件的结构形式有着密切的关系，所以，很难用解析的方法详细算出滑油系统的循环量。一般是根据统计数据确定，并在发动机试验过程中修正。单位时间每个轴承所需的滑油量取决于它们在发动机上的位置及负载。例如，处于低温区的发动机前轴承，供油量通常为1～2升/分；处于高温区的中、后轴承，供油量为2～6升/分，甚至更高些。通常每个轴承的平均供油量约为3～5升/分。用于润滑附件传动装置以及用于调节系统和操纵系统的滑油一般约占系统循环量的20～25%。在涡桨发动机中，减速器的润滑以及在螺旋桨操纵系统和测扭机构中还需要大量的滑油。在现代燃气涡轮发动机中，按每l0kN台架推力或746kW当量功率计算，滑油系统的供油量以及滑油所带走的热量的统计数据如下：对于涡喷发动机：供油量W=3～5升/分，散热量Q=125～250千焦/分；对于涡桨发动机：供油量W=12～30升/分，散热量Q=600～850千焦/分。2.滑油消耗量单位时间内滑油的损耗量称为滑油消耗量。损耗主要包括滑油蒸气随通气管逸出到外界大气的量和滑油由油腔封严装置逸漏的量。一般航空燃气涡轮发动机的滑油消耗量不大，约为0.3～1.5升/小时。9.2滑油系统的组成航空发动机上滑油系统的基本类型有干槽式和湿槽式两种。干槽式滑油系统装有独立的滑油箱，贮存滑油；而湿槽式滑油系统没有独立的滑油箱，滑油贮存在发动机的齿轮箱中。由于目前使用的航空发动机大多采用干槽式滑油系统，故本章只介绍干槽式滑油系统。9.2.1滑油系统的组成（按部件分）滑油系统主要由滑油箱、增压泵、滑油滤、回油泵、滑油散热器、油气分离器、指示系统和磁性堵塞等组成。图9-1典型的滑油系统一、滑油箱滑油箱通常安装在发动机上，滑油箱用来存放滑油，一般用铝合金板或钢板焊接而成，如图9-2所示。滑油箱上有加注滑油的压力加油接头，油箱底板上有一个放油堵塞，以便在需要时将滑油全部放出。图9-2滑油箱对滑油箱有如下一些要求：（1）膨胀空间：滑油箱应留有一定的膨胀空间，因为使用过的滑油温度高，体积有一定的膨胀，而且流动过程中会产生一些泡沫，亦使滑油体积变大，故应有一定的膨胀空间。膨胀空间的大小，美国联邦航空局（FAA）规定为滑油箱容积的10％，但不小于0.5加仑（１加仑＝0.0038米3）。（2）注油口：注油口分为重力注油口和压力注油口，根据美国联邦航空局的要求在注油口的口盖上应标有“oil”字样。（3）滑油量标尺：在滑油箱内应有滑油标尺或观测窗口，便于了解滑油箱内的滑油量。滑油量表示现有的滑油容积。油箱有传感器测量滑油量，并在驾驶舱仪表上显示。（4）放油孔：在滑油箱底部应有放油孔。（5）油气分离器：油箱中装有油气分离器，将滑油回油中的气体分离，滑油继续循环使用。二、滑油泵滑油泵多为齿轮泵或常压油泵。齿轮式滑油泵，由一对齿数相同互相啮合的齿轮组成。滑油由进口进入泵后，填满齿间槽穴，当齿轮被带动时，滑油即被带至出口处向外输出，滑油压力被提高。滑油泵分为增压泵和回油泵。增压泵和回油泵通常作成一体，如右图所示。增压泵的功用是使滑油增压，而回油泵是将滑油抽回油箱。图9-3齿轮泵由于回油温度高，且有泡沫，使回油滑油的容积大于供油容积，故增压泵的容积和能力低于回油泵的容积和能力。一般回油泵的容积至少大于增压泵容积的两倍。增压泵后有调压活门，其功用是保证在各种状态下滑油压力一定。也就是控制供往各润滑部位的滑油压力，防止因滑油压力过高导致滑油系统渗漏和损坏系统中的某些部件。当泵出口处的滑油压力高于规定压力值时，滑油顶开活门，使部分滑油由泵的旁路回到泵的进口处，从而维持出口压力为一定值，活门的弹簧力可根据要求进行调节。图9-4所示的常压油泵有两个运动件，一个内齿元件与一个外齿元件啮合。内齿元件的齿数比外齿元件多一个齿，由多余的一个齿形成一个内腔，当这两个偏心安装在一根轴上的元件旋转时，这个内腔就使滑油从进口处因容积变大而被吸入，在出口处因容积变小而被挤出。在CFM56发动机的滑油系统中就采用这种型式的增压泵。回油泵的构造与增压泵相同，但排油量较大，通常一台发动机上装有几个回油泵，分别从发动机的不同部分抽回使用过的滑油，这些回油泵与增压泵装在一个壳体内，由一根驱动轴带动，称为组合滑油泵。图9-4常压油泵简图三、滑油滤滑油滤的功用是过滤滑油中的微粒，使供应到被润滑部位的滑油是清洁干净的。油滤分为网状油滤、杯型油滤、螺纹式油滤和蓖齿型油滤等四种。在供油路和回油路上都装有滑油滤，安装在增压泵之后的滑油滤称为高压油滤。1-油滤出口；2-单向活门；3-旁路活门；4-油滤进口；5-过滤盘；6-中心管；7-槽口；8-放油堵头图9-5滑油滤图（1）滤芯：过滤滑油。（2）旁路活门：在滑油滤进、出口之间有旁路活门，当滤芯堵塞而使油滤进、出口压差达到一定数值时，旁路活门打开，滑油不通过油滤，直接供应到被润滑部位，因为供应不清洁的滑油比不供应滑油要好得多。与此同时，滑油压差电门接通，警告灯亮，表明油滤堵塞，应清洗油滤，但这时不做维修，发动机仍能正常工作。另外还装有油滤堵塞指示器，油滤堵塞时油滤堵塞指示器的红色标志外露，伸出的越多，表示油滤堵塞越严重。（3）单向活门：在油滤出口处，装有一个单向活门，其功用是在发动机停车时，在弹簧力的作用下，此活门关闭，堵住出口，防止滑油箱中的滑油在重力的作用下流出，造成油箱缺油。发动机工作时，只要转子一旦转动，油泵输出滑油，此活门就打开，使滑油正常向外输出。螺纹式油滤常作为滑油喷嘴前的最终油滤，防止喷嘴堵塞。由于最终油滤装在管路中，它只能待发动机翻修时更换。9-6螺纹式滑油滤四、滑油／燃油热交换器滑油／燃油热交换器的功用是冷却滑油、加热燃油。除了用燃油冷却滑油外，还可以用冲压空气来冷却滑油。所以滑油散热器分为空气／滑油散热器和滑油／燃油散热器两种。滑油／燃油热交换器由壳体、蜂巢管、旁路活门、滑油温度传感器等部件组成。滑油／燃油热交换器可以位于供油路上，称为热油箱；也可以位于回油路上，称为冷油箱。图9-7滑油／燃油热交换器五、油气分离器为防止滑油箱、齿轮箱和轴承腔中的压力过高，在滑油系统中有通大气的通气口。在空气通往机外之前，空气中的油滴将被油气分离器分离出来。通过油气分离器，去除气泡、蒸汽，防止供油中断或破坏油膜，减少滑油消耗。滑油继续循环使用，空气通到机外。在附件齿轮箱上，安装有离心通风器，其作用是使齿轮箱与大气相通，并防止滑油随空气排出。通风器由工作叶轮、轴、传动齿轮、密封套和出口接头组成，如图9-8所示。当发动机工作时，通风器叶轮转动，油气雾在叶片的带动下旋转，滑油在离心力的作用下被甩向四周，流回齿轮箱里，空气通过空心轴和出口接头排入大气。图9-8离心式油气分离器六、指示系统滑油指示系统的功用是指示发动机滑油系统工作是否正常，指出可能出现的故障。滑油指示系统包括滑油温度、滑油压力、滑油消耗量、压差电门和警告灯等。这些均在驾驶舱显示。滑油温度测量的是供向发