导向器和轴套之间需要螺纹孔配合吗？

yanghl1001

最近刚接触涡喷，有个问题想请教各位前辈，导向器和轴套之间需要用螺纹孔配合吗？

1、如果没有配合，轴套就是悬臂结构，与导向器之间要留多大间隙？会不会导致转动时叶轮和涡轮的擦壳？
2、如果有配合，导向器和轴套之间的热膨胀问题怎么解决？

导向器-轴套

best0816

在讨论这个问题之前，需要指出的是，你的配图是螺丝连接轴套和喷嘴环的，也就是你说的导向器。就是下图。这种连接基本上没有你说的问题。这种设计的优点不用说，缺点在于：不能充分利用内部空间，燃烧室内壁直径必须比轴套法兰大才能装配。一般用于10kg以上推力的发动机，小推力的发动机内部空间相对较小一般不采用这种设计。
关于这是个问题，先说大家都是怎么做的。这里不得不提商品机的成熟方案。商品机都经过非常多的测试，供油量，转速都匹配得很好，造成内部高温的情况几乎没有，所以大多数商品机都是间隙配合，间隙大小以能轻松装进取出，又感觉不到晃动为准，公差上来说 基本上是差距0.02最好。但实际加工上很难，需要上磨床。不然即使是0.02的差别也装不进，可能是圆度的关系。 根据经验，公差在0.08以内都是没有问题的。压紧后端面可以自动找平。涡轮与涡轮盖板通常有0.2的间隙，不会造成扫盘。以下是两款商品机的图片。图片来只网络，如有侵权立即删除。



下面就这个设计遇到的问题简单说一下自己的看法。
同样是因为空间小，所以限制了轴套与喷嘴环连接处的大小。以便燃烧室得以装入。


这样的话轴套跟喷嘴环之间无法用螺丝连接。就考虑用螺纹来连接。


这样做问题很多：
一是，因为涡轮盖板与外壳螺丝连接，外壳与扩压器螺丝连接。轴套和喷嘴环的丝口圈数，起点和终点一定要精确，装配松紧也要非常合适，稍微偏差一点，另外两处螺丝孔就对不上。为防止这个问题，喷嘴环和涡轮盖板不能焊接在一起，需要可以转动一点来配合外部螺丝的安装。这里的配合精度又是问题，必须一点点都不能动，也不能太紧转不动，感觉很矛盾。涡轮盖板内径是由小变大，喷嘴环入口小，通往涡轮方向逐渐变大，形成一个扩张通道，又给制作时的尺寸掌握雪上加霜。代价是做很多个都不一定能完美配合。极不利于量产和零件互换。


装配时这两个部分是分开的


改进以后这两个部分焊接在一起了，焊在一起装配方便，零件对公差要求小，基本消除共振，稳定可靠。

二是，你说的问题，温度很高，热膨胀容易造成轴承卡死，这个也遇到过。只能放宽一点各配合的间隙或用花键连接。
三是，烧过几次之后轴套和喷嘴环转动非常困难，燃烧室跟喷嘴环是过盈配合要用力插进去，当喷嘴环旋转到与燃烧室连接的位置时，燃烧室内外壁出口跟喷嘴环进口结合部位摩擦，几乎转不动。最难的是在烧完以后的拆卸，必须两个人垫上毛巾使出全身力气才能取下。个人认为花键是比较好的选择。简单有效。


下面来说说我们的处理办法：
取消螺纹是肯定的。



为降低热传递，喷嘴环截面改成工字型，将轴套多车进一定尺寸，再在外圈车一个外套，外套与喷嘴环连接，形成一个中空结构，热膨胀时中空结构可以吸收来只外部和内部的一部分膨胀量，再在轴套中空结构中导入燃油，不停的带走热量。再在轴套径向方向上均布开6个孔，进一步带走热量和让气流带动滑油充分与轴承滚动体接触。



车好之后的效果


外套与轴套有两个连接面都以激光焊焊接好，焊接前设计好焊缝位置和深度，焊接后再打磨好端面。




这个是所谓的液体玻璃  耐高温800度，使用几次之后还是要漏油，造成发动机无故喷火。


后来直接激光焊在一起。

论坛上视频比较麻烦，改造过程基本就只上图了。
改造以后轴承工作环境较为凉爽，样机测试难免操作和设计出现问题，有时造成排温高达1000多度，也没有造成轴承卡死的情况，拆装也方便。

yanghl1001

best0816 发表于 2018-1-13 16:34
在讨论这个问题之前，需要指出的是，你的配图是螺丝连接轴套和喷嘴环的，也就是你说的导向器。就是下图。这 ...

非常感谢前辈的耐心解答，受益匪浅

best0816

yanghl1001 发表于 2018-1-14 09:48
非常感谢前辈的耐心解答，受益匪浅

不客气！都是交流。这也是走了好多弯路才总结的经验，这个问题开始也困扰了好多天。实际上只要能控制好公差和排气温度，直接做成商品机的结构是最简单的，很多DIY玩家那样做也是成功的。