CN114882784A - 利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型及方法，包括转子部件、静子部件和高压涡轮标准轴承，转子部件包括依次相连的高压轴联轴器、高压涡轮前轴、高压涡轮盘和高压涡轮后轴，还包括装在高压涡轮盘上的高压涡轮叶片以及前旋转封严件；静子部件包括高压涡轮进口导向器、高压涡轮内机匣、低压涡轮进口导向器、后承力锥形筒和轴承定位环；高压涡轮标准轴承套装在高压涡轮后轴上，转子部件能在静子部件承力下稳定运转。本发明既可展示高压涡轮内部详细结构，又可装配，且直接利用涡轮导向器承力；可以实现在结构详细度、可装配性足以满足教学需要的同时，具有合理的成本和可靠的结构；更能够保证教学活动的准确高效与安全稳定。

Description

利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型及方法

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，涉及一种航空发动机教学模型，具体涉及一种利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型及方法。

背景技术

高压涡轮是航空发动机的核心机的重要组成部分，对学生学习具有重要的学习展示意义，现有的航空发动机高压涡轮教学模型主要来源有老旧退役发动机、玩具式小型发动机模型、专门公司生产制造的模型等。老旧退役发动机多技术落后，移动困难，基本只能陈列在陈列室中供学生参观，实际教学效果差；市面上已有的小型航空发动机模型内部细节大量缺失，即使有少量细节仍存在多种错误，无法在对模型精准及准确性要求很高的教学场景中应用；专门公司生产制造的模型虽然内部细节多，但因其过于复杂，复杂的管路与基本的结构交织在一起，不便于初学者理解，在无特定工装工具情况下几乎无法拆装，基本只能放在特定的位置展示,能起到的教学效果有限。与此同时，其价格昂贵，无法大规模应用。上述已有的模型存在无法在实现结构精细化的同时控制成本、无法满足可装配需求、无法保证模型动态运转和本身结构的稳定性等多种问题，具体如下：

1)无法在实现结构精细化的同时控制成本。目前已有的航空发动机高压涡轮模型，大多内部细节特征缺失，在低成本要求下难以兼顾结构精细度，无法满足教学需要的高准确性和结构细节性。若结构细节完整详实，又往往价格及其高昂，无法进行大规模教学推广。

2)无法满足可装配需求。老旧发动机携带困难，且技术水平落后，结构固定无法装配；专门公司生产的航空发动机教学模型，价格高昂，虽然仿真程度高但无特殊工具时也几乎不可拆装，不便于携带且学生无法上手装配实践，使模型教学效果大打折扣。

3)无法保证模型动态运转和本身结构的稳定性。传统的高压涡轮模型高压轴后半部分支撑方式多是通过一个中介轴承将高压轴支撑在低压轴上，轴承外环要承受高压轴高速转动带来的扭矩和应力，内环要承受低压转子高速旋转带来的扭矩和应力，即一个轴承要同时承受外环和内环相应的力和力矩，这对轴承强度和连接的稳定性提出了很高的要求，结构复杂，不利于高压涡轮模型的稳定可持续运转，也不利于教学过程中学生自主装配的实现与教学模型成本的降低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型及方法，该模型是一种既可展示高压涡轮内部详细结构，又可装配的直接利用涡轮导向器承力的新型航空发动机高压涡轮教学模型；此结构可以实现在结构详细度及可装配性足以满足教学需要的同时具有合理的成本和可靠的结构。也更能够保证教学活动的安全性与高效性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，包括转子部件、静子部件和高压涡轮标准轴承，且转子部件能在静子部件承力下稳定运转，从而既能静态展示也能稳定运转动态展示；

所述转子部件包括依次相连的高压轴联轴器、高压涡轮前轴、高压涡轮盘和高压涡轮后轴，还包括装在高压涡轮盘上的高压涡轮叶片以及能挡在高压涡轮盘和高压涡轮叶片连接处侧边的前旋转封严件；

所述静子部件包括高压涡轮进口导向器、高压涡轮内机匣、低压涡轮进口导向器、后承力锥形筒和轴承定位环；高压涡轮进口导向器和低压涡轮进口导向器位于高压涡轮叶片两侧，高压涡轮内机匣套在高压涡轮进口导向器和低压涡轮进口导向器外部并与二者连接，后承力锥形筒和轴承定位环均套在高压涡轮后轴外，后承力锥形筒的一端连接低压涡轮进口导向器，另一端连接轴承定位环；

高压涡轮标准轴承套装在高压涡轮后轴上，且后承力锥形筒的后端和轴承定位环套在高压涡轮标准轴承上。

具体的，所述高压轴联轴器为圆环状，包括环形内缘、设在环形内缘的外边缘的环形外缘以及设在环形内缘上的前后两侧的多个连接柱；所述连接柱沿环形内缘周向均布；位于环形内缘前部的连接柱用以与高压压气机连接，位于环形内缘后部的连接柱用以与高压涡轮前轴相连；

所述高压涡轮前轴为薄壁筒状结构，且高压涡轮前轴前部为圆筒状，后部为锥筒状；所述高压涡轮前轴前端内壁设有环形安装边，该环形安装边上设有多个安装孔，该安装孔与环形内缘后部的连接柱一一相对以将连接柱插入安装孔后将高压轴联轴器与高压涡轮前轴相连；高压涡轮前轴内壁设有环形加强筋。

具体的，所述高压涡轮盘包括中心通孔的圆盘本体、设在圆盘本体上前后两侧的圆筒形前安装边和锥筒形后安装边以及沿圆盘本体外边缘周向布设的三角形的榫槽；所述圆筒形安装边的侧壁设有多个周向布设的螺栓孔，圆筒形前安装边前端能插入高压涡轮前轴后端，且二者通过径向螺栓连接；所述锥筒形后安装边的后端为环形安装边，该环形安装边上设有多个周向布设的螺栓孔以与高压涡轮后轴相连；所述榫槽后侧设有挡环，该挡环与圆盘本体为一体结构；

所述高压涡轮叶片包括支撑环、沿支撑环内壁周向布设的三角形的榫头以及沿支撑环外壁周向布设的翼型叶片；高压涡轮叶片能沿轴向安装在高压涡轮盘上且榫头与榫槽配合插接。

具体的，所述前旋转封严件为环形壳体结构，前旋转封严件前端的环形安装边套在高压涡轮前轴的后端且二者通过径向螺栓连接，前旋转封严件后端的环形挡片结构贴在榫头与榫槽连接处的前侧以对高压涡轮叶片轴向定位；

所述高压涡轮后轴的前部为喇叭状，后部为圆筒状；高压涡轮后轴的前端设有环形法兰边以与高压涡轮盘相连，高压涡轮后轴的后部外壁设有环形凸台以对高压涡轮标准轴承前端定位。

具体的，所述螺栓孔处固定有螺母，以达到在狭小空间利用螺栓连接的目的。

具体的，所述高压涡轮内机匣为圆筒形薄壁结构，包括圆筒形的内机匣本体、设在内机匣本体前端的前环形法兰边以通过螺栓与燃烧室连接、设在内机匣本体后端的后环形法兰边以与低压涡轮进口导向器和低压涡轮组件连接、设在内机匣本体内壁的内环形法兰边以与高压涡轮进口导向器相连；前环形法兰边和内环形法兰边上均设有周向排布的多个螺栓孔，后环形法兰边上设有周向排布的多组螺栓孔，每组螺栓孔包括径向排布的内螺栓孔和外螺栓孔且内螺栓孔用以与低压涡轮进口导向器连接，外螺栓孔用以与低压涡轮组连接。

具体的，所述高压涡轮进口导向器包括高压涡轮进口导向器内环、高压涡轮进口导向器外环以及设在高压涡轮进口导向器内环和高压涡轮进口导向器外环之间且周向排布的高压涡轮进口导流叶片；高压涡轮进口导向器外环为圆筒形结构，在高压涡轮进口导向器外环后端设有外环形法兰边且该外环形法兰边上设有螺栓孔以与高压涡轮内机匣的内环形法兰边相连；高压涡轮进口导向器内环为锥筒形薄壁结构，其锥边与水平方向呈15.6°，高压涡轮进口导向器内环的内壁设有环形法兰边以与燃烧室的前支架连接；

所述低压涡轮进口导向器包括低压涡轮进口导向器内环、低压涡轮进口导向器外环以及设在低压涡轮进口导向器内环和低压涡轮进口导向器外环之间且周向排布的低压涡轮进口导流叶片；低压涡轮进口导向器外环为锥筒形结构，在低压涡轮进口导向器外环后端设有外环形法兰边且该外环形法兰边上设有螺栓孔以与高压涡轮内机匣的后环形法兰边相连；低压涡轮进口导向器内环为圆筒形的薄壁结构，低压涡轮进口导向器内环的内壁设有环形法兰边以与后承力锥形筒连接；

所述高压涡轮进口导流叶片的数量小于低压涡轮进口导流叶片。

具体的，所述后承力锥形筒的前端设有环形法兰边且开有螺栓孔以与低压涡轮进口导向器内环内壁的环形法兰边连接，后承力锥形筒外壁设有环形加强筋，后承力锥形筒后端设有螺栓孔以与轴承定位环相连；

所述轴承定位环为环形结构，包括定位环本体、设在定位环本体前端的前环形法兰边和设在定位环本体后端的环形限位边；轴承定位环前端的前环形法兰边与后承力锥形筒后端相连；

高压涡轮标准轴承套在高压涡轮后轴的后部，后承力锥形筒后端和定位环本体套在高压涡轮标准轴承上，且轴承定位环的环形限位边对高压涡轮标准轴承的后端定位。

具体的，所述螺栓孔处固定有螺母，以达到在狭小空间利用螺栓连接的目的。

一种利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型的装配方法，包括以下步骤：

步骤1：转子部件安装：以高压涡轮盘为定位基准，先将高压涡轮叶片装入高压涡轮盘，高压涡轮盘后端的挡环可实现高压涡轮叶片的轴向定位；将高压涡轮前轴、前旋转封严件和高压涡轮盘通过螺栓连接，再继续将高压轴联轴器插入高压涡轮前轴前端的安装孔中；再将高压涡轮后轴通过螺栓与高压涡轮盘相连；

步骤2：将高压涡轮标准轴承安装在高压涡轮后轴上并通过高压涡轮后轴上的环形凸台轴向定位；

步骤3：静子部件安装：将高压涡轮进口导向器与高压涡轮内机匣连接；将安装好的转子部件整体由后向前套入高压涡轮内机匣中；将低压涡轮进口导向器与后承力锥形筒通过螺栓连接，实现周向与径向定位；将安装好的低压涡轮进口导向器由后向前套入高压涡轮内机匣中，并将低压涡轮进口导向器与高压涡轮内机匣通过螺栓连接，实现周向定位。

本发明具有如下技术效果：

本发明不仅准确展示了航空发动机高压涡轮的基本结构，还准确展示了航空发动机高压涡轮模型的关键细节特征，对这些细节做了准确详实的展示。准确生动，适用教学场景。

本发明合理改造安装边及装配方式，使发动机模型能达到具有真实发动机详细结构的同时可装配性也能得到实现。直接利用涡轮导向器承力，使装配难度极大降低。同时，对各部件结构的改造与新结构的设计使装配更加简单，不仅可装配，还可重复多次装配，能较好地应用于教学场景中。

本发明结构稳固，可稳定地动态运转，通过对转子承力结构的改动使转子运行稳定性高，不仅可以静态展示，也可动态稳定运转，教学效果生动形象。

本发明制造难度降低，成本降低，对材料强度要求降低，使用涡轮导向器承力将力传至机匣，使承力安全可靠，从而对材料强度的要求也降低，制造成本也相应下降。

附图说明

图1为本发明整体结构剖面图；

图2为本发明整体机构示意图；

图3为本发明高压轴联轴器示意图；

图4为本发明高压涡轮前轴示意图；

图5为本发明高压涡轮前轴和前旋转封严件示意图；

图6为本发明高压涡轮盘示意图；

图7为本发明高压涡轮叶片示意图；

图8为本发明高压涡轮盘和高压涡轮叶片安装示意图；

图9为本发明高压涡轮后轴示意图；

图10为本发明高压涡轮进口导向器示意图；

图11为本发明高压涡轮内机匣示意图；

图12为本发明低压涡轮进口导向器示意图；

图13为本发明后承力锥形筒示意图；

图14为本发明轴承定位环示意图。

图中各个标号的含义为：

11.高压轴联轴器，12.高压涡轮前轴，13.高压涡轮盘，14.高压涡轮后轴，15.高压涡轮叶片，16.前旋转封严件；11-1.环形内缘，11-2.环形外缘，11-3.连接柱，13-1.圆盘本体，13-2.圆筒形前安装边，13-3.锥筒形后安装边，13-4.榫槽，13-5.挡环；15-1.支撑环，15-2.榫头，15-3.翼型叶片；21.高压涡轮进口导向器，22.高压涡轮内机匣，23.低压涡轮进口导向器，24.后承力锥形筒，25.轴承定位环；21-1.高压涡轮进口导向器内环，21-2.高压涡轮进口导向器外环，21-3.高压涡轮进口导流叶片；23-1.低压涡轮进口导向器内环，23-2.低压涡轮进口导向器外环，23-3.低压涡轮进口导流叶片；3.高压涡轮标准轴承。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

如图1至图14所示，本实施例给出一种利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，包括转子部件、静子部件和高压涡轮标准轴承3，且转子部件能在静子部件承力下稳定运转，从而既能静态展示也能稳定运转动态展示；该教学模型结构稳定、容错率强、可装配、细节特征准确详细适合教学，有着较高的实际应用价值。

转子部件包括依次相连的高压轴联轴器11、高压涡轮前轴12、高压涡轮盘13和高压涡轮后轴14，还包括装在高压涡轮盘13上的高压涡轮叶片15以及能挡在高压涡轮盘13和高压涡轮叶片15连接处侧边的前旋转封严件16。

静子部件包括高压涡轮进口导向器21、高压涡轮内机匣22、低压涡轮进口导向器23、后承力锥形筒24和轴承定位环25；高压涡轮进口导向器21和低压涡轮进口导向器23位于高压涡轮叶片15两侧，高压涡轮内机匣22套在高压涡轮进口导向器21和低压涡轮进口导向器23外部并与二者连接，后承力锥形筒24和轴承定位环25均套在高压涡轮后轴14外，后承力锥形筒24的一端连接低压涡轮进口导向器23，另一端连接轴承定位环25。

高压涡轮标准轴承3套装在高压涡轮后轴14上，且后承力锥形筒24的后端和轴承定位环25套在高压涡轮标准轴承3上；转子部件能在高压涡轮标准轴承的支撑下同步低速旋转；本实施例中，滚柱轴承改为滚珠轴承，滚珠轴承使整个高压涡轮模型定位更加准确，精度提高，强度增强，不仅使高压涡轮模型可装配，同时进一步加强了其可重复装配性及适应不同状况的稳定性。

高压轴联轴器11为圆环状，包括环形内缘11-1、设在环形内缘11-1的外边缘的环形外缘11-2以及设在环形内缘11-1上的前后两侧的多个连接柱11-3；连接柱11-3沿环形内缘11-1周向均布；位于环形内缘11-1前部的连接柱11-3用以与高压压气机连接，位于环形内缘11-1后部的连接柱11-3用以与高压涡轮前轴12相连。通过本方案自主设计的新型高压轴联轴器用于本模型与其前部分高压压气机结构的连接装配，能在模型运转时平衡制造公差和装配误差，为误差留下余量，极大提高了模型运转时的稳定性和长期可靠性。

高压涡轮前轴12为薄壁筒状结构，且高压涡轮前轴12前部为圆筒状，后部为锥筒状；高压涡轮前轴12前端内壁设有环形安装边，该环形安装边上设有多个安装孔，该安装孔与环形内缘11-1后部的连接柱11-3一一相对以将连接柱11-3插入安装孔后将高压轴联轴器11与高压涡轮前轴12相连；高压涡轮前轴12内壁设有环形加强筋。

高压涡轮盘13包括中心通孔的圆盘本体13-1、设在圆盘本体13-1上前后两侧的圆筒形前安装边13-2和锥筒形后安装边13-3以及沿圆盘本体13-1外边缘周向布设的三角形的榫槽13-4；圆筒形前安装边13-2的侧壁设有多个周向布设的螺栓孔，圆筒形前安装边13-2前端能插入高压涡轮前轴12后端，且二者通过径向螺栓连接；锥筒形后安装边13-3的后端为环形安装边，该环形安装边上设有多个周向布设的螺栓孔以与高压涡轮后轴14相连；榫槽13-4后侧设有挡环13-5，该挡环13-5与圆盘本体13-1为一体结构；

高压涡轮叶片15包括支撑环15-1、沿支撑环15-1内壁周向布设的三角形的榫头15-2以及沿支撑环15-1外壁周向布设的翼型叶片15-3；高压涡轮叶片15能沿轴向安装在高压涡轮盘13上且榫头15-2与榫槽13-4配合插接。本实施例中，共设有72个榫槽和72个榫头，以及72个翼型叶片。

在另一个实施例中，高压涡轮叶片15设置成由多个高压涡轮叶片单元组成，每个高压涡轮叶片单元包括支撑台、设在支撑台两侧的三角形的榫头和翼型叶片，每个高压涡轮叶片单元能对应安装在高压涡轮盘上的榫槽里，具体的，榫头能插接在榫槽中，多个高压涡轮叶片单元依次插入高压涡轮盘上并能围成环形的高压涡轮叶片。

本方案中的榫头和榫槽连接结构是一种新型的叶片定位结构，并使用盘周一圈封闭的挡环结构直接给叶片轴向定位，只需保证另一边定位即可，不需两边定位；使高压涡轮叶片定位更加容易，实现可重复装配的简易性。

前旋转封严件16为环形壳体结构，前旋转封严件16前端的环形安装边套在高压涡轮前轴12的后端且二者通过径向螺栓连接，前旋转封严件16后端的环形挡片结构贴在榫头15-2与榫槽13-4连接处的前侧以对高压涡轮叶片15轴向定位；

高压涡轮后轴14的前部为喇叭状，后部为圆筒状；高压涡轮后轴14的前端设有环形法兰边以与高压涡轮盘13相连，高压涡轮后轴14的后部外壁设有环形凸台以对高压涡轮标准轴承3前端定位。

螺栓孔处固定有螺母，以达到在狭小空间利用螺栓连接的目的。本方案中针对狭小空间避免工装的安装边进行了创造性设计，由于原结构很多地方空间狭小，无法用螺母直接装配，为保证在封闭空间内，螺母的定位与固定，对安装边进行了创造性设计，通过沉孔结构粘接固定螺母，可保证装配另一端部位时，密封空间内该位置有稳定的螺纹结构供螺栓连接，不需工装，避免使用复杂工具，装配难度极大简化，解决了普通工具难以装配的问题。

高压涡轮内机匣22为圆筒形薄壁结构，包括圆筒形的内机匣本体、设在内机匣本体前端的前环形法兰边以通过螺栓与燃烧室连接、设在内机匣本体后端的后环形法兰边以与低压涡轮进口导向器23和低压涡轮组连接、设在内机匣本体内壁的内环形法兰边以与高压涡轮进口导向器21相连；前环形法兰边和内环形法兰边上均设有周向排布的多个螺栓孔，后环形法兰边上设有周向排布的多组螺栓孔，每组螺栓孔包括径向排布的内螺栓孔和外螺栓孔且内螺栓孔用以与低压涡轮进口导向器23连接，外螺栓孔用以与低压涡轮组连接。本方案高压涡轮内机匣为新型的高压涡轮内机匣，航空发动机高压涡轮静子部分零件极其复杂，除本身复杂的承力结构外还附加有控制系统，装配过程复杂多变，通过简单的装配难以完成，难以达成可装配目的；为同时保证模型的真实性及可装配性，本方案高压涡轮内机匣通过一个整体的结构将高压涡轮静子部分全部稳定地连接在燃烧室的外机匣上；包括高压涡轮导向器及第一级低压涡轮导向器；结构简单，加工工艺简单，连接方式清晰易懂；简化原复杂结构，可装配性进一步提高。

高压涡轮进口导向器21包括高压涡轮进口导向器内环21-1、高压涡轮进口导向器外环21-2以及设在高压涡轮进口导向器内环21-1和高压涡轮进口导向器外环21-2之间且周向排布的高压涡轮进口导流叶片21-3；高压涡轮进口导向器外环21-2为圆筒形结构，在高压涡轮进口导向器外环21-2后端设有外环形法兰边且该外环形法兰边上设有螺栓孔以与高压涡轮内机匣22的内环形法兰边相连；高压涡轮进口导向器内环21-1为锥筒形薄壁结构，高压涡轮进口导向器内环21-1的内壁设有环形法兰边以与燃烧室的前支架连接；

低压涡轮进口导向器23包括低压涡轮进口导向器内环23-1、低压涡轮进口导向器外环23-2以及设在低压涡轮进口导向器内环23-1和低压涡轮进口导向器外环23-2之间且周向排布的低压涡轮进口导流叶片23-3；低压涡轮进口导向器外环23-2为锥筒形结构，在低压涡轮进口导向器外环23-2后端设有外环形法兰边且该外环形法兰边上设有螺栓孔以与高压涡轮内机匣22的后环形法兰边相连；低压涡轮进口导向器内环23-1为圆筒形的薄壁结构，低压涡轮进口导向器内环23-1的内壁设有环形法兰边以与后承力锥形筒24连接。

高压涡轮进口导流叶片21-1的数量小于低压涡轮进口导流叶片23-3；本实施例中，高压涡轮进口导流叶片为四十个且沿周向均布，低压涡轮进口导流叶片为九十个且沿周向均布。

通过本方案的静子部件能起到承力作用，具体的，本方案的结构稳定，运转流畅：直接利用静子部件承力，避免了本实施例高压涡轮的高压轴(即后轴)和低压涡轮的低压轴这两个转动件同时装配，从而避免装配不同心导致的转子无法安全有效运行问题；本实施例转子部件可以在低压涡轮进口导向器的承力下稳定运转，使模型不仅可以静态展示，还可达到稳定运转的动态效果，教学效果更加生动形象。本方案装配简单：转子部件直接由低压涡轮进口导向器支撑使装配更加简易，只需将高压轴装入轴承内环，外环连接静止结构承力即可。高压轴(后轴)与低压涡轮的低压轴分开装配，使装配难度下降，对制造精度的要求也降低。本方案对材料强度要求降低：将力传至内机匣使承力安全可靠，从而对材料强度的要求降低，制造成本也相应下降。

后承力锥形筒24的前端设有环形法兰边且开有螺栓孔以与低压涡轮进口导向器内环23-1内壁的环形法兰边连接，后承力锥形筒24外壁设有环形加强筋，后承力锥形筒24后端设有螺栓孔以与轴承定位环25相连；

轴承定位环25为环形结构，包括定位环本体、设在定位环本体前端的前环形法兰边和设在定位环本体后端的环形限位边；轴承定位环25前端的前环形法兰边与后承力锥形筒24后端相连；

高压涡轮标准轴承3套在高压涡轮后轴14的后部，后承力锥形筒24后端和定位环本体套在高压涡轮标准轴承3上，且轴承定位环25的环形限位边对高压涡轮标准轴承3的后端定位。

螺栓孔处固定有螺母，以达到在狭小空间利用螺栓连接的目的。本方案中针对狭小空间避免工装的安装边进行了创造性设计，由于原结构很多地方空间狭小，无法用螺母直接装配，为保证在封闭空间内，螺母的定位与固定，对安装边进行了创造性设计，通过沉孔结构粘接固定螺母，可保证装配另一端部位时，密封空间内该位置有稳定的螺纹结构供螺栓连接，不需工装，避免使用复杂工具，装配难度极大简化，解决了普通工具难以装配的问题。

本实施例中的利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型能与风扇模型、高压压气机模型、低压涡轮模型和燃烧室模型进行可拆卸的组合安装以得到一种教学用航空发动机模型；具体的，风扇模型的中介机匣与高压压气机模型的外机匣前端相连，风扇模型的高压转子传动件设在高压压气机模型的第一级动叶叶盘和第二级动叶叶盘之间，高压压气机模型的外机匣和内机匣后端与燃烧室模型的外机匣前端相连，燃烧室模型的外机匣和内机匣后端与高压涡轮模型相连，高压压气机模型的第三级动叶叶盘的后端与高压涡轮模型的高压轴联轴器相连，高压涡轮模型后端的导向器与低压涡轮模型相连，高压涡轮模型的机匣后端与低压涡轮机匣前端相连。

实施例2：

本实施例提供一种利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型的装配方法，包括以下步骤：

步骤1：转子部件安装：以高压涡轮盘为定位基准，先将高压涡轮叶片装入高压涡轮盘，高压涡轮盘后端的挡环可实现高压涡轮叶片的轴向定位；将高压涡轮前轴、前旋转封严件和高压涡轮盘通过螺栓连接，再继续将高压轴联轴器插入高压涡轮前轴前端的安装孔中；再将高压涡轮后轴通过螺栓与高压涡轮盘相连；

步骤2：将高压涡轮标准轴承安装在高压涡轮后轴上并通过高压涡轮后轴上的环形凸台轴向定位；

步骤3：静子部件安装：将高压涡轮进口导向器与高压涡轮内机匣连接；将安装好的转子部件整体由后向前套入高压涡轮内机匣中；将低压涡轮进口导向器与后承力锥形筒通过螺栓连接，实现周向与径向定位；将安装好的低压涡轮进口导向器由后向前套入高压涡轮内机匣中，并将低压涡轮进口导向器与高压涡轮内机匣通过螺栓连接，实现周向定位。

Claims (10)

1.一种利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，其特征在于，包括转子部件、静子部件和高压涡轮标准轴承(3)，且转子部件能在静子部件承力下稳定运转，从而既能静态展示也能稳定运转动态展示；

所述转子部件包括依次相连的高压轴联轴器(11)、高压涡轮前轴(12)、高压涡轮盘(13)和高压涡轮后轴(14)，还包括装在高压涡轮盘(13)上的高压涡轮叶片(15)以及能挡在高压涡轮盘(13)和高压涡轮叶片(15)连接处侧边的前旋转封严件(16)；

所述静子部件包括高压涡轮进口导向器(21)、高压涡轮内机匣(22)、低压涡轮进口导向器(23)、后承力锥形筒(24)和轴承定位环(25)；高压涡轮进口导向器(21)和低压涡轮进口导向器(23)位于高压涡轮叶片(15)两侧，高压涡轮内机匣(22)套在高压涡轮进口导向器(21)和低压涡轮进口导向器(23)外部并与二者连接，后承力锥形筒(24)和轴承定位环(25)均套在高压涡轮后轴(14)外，后承力锥形筒(24)的一端连接低压涡轮进口导向器(23)，另一端连接轴承定位环(25)；

高压涡轮标准轴承(3)套装在高压涡轮后轴(14)上，且后承力锥形筒(24)的后端和轴承定位环(25)套在高压涡轮标准轴承(3)上。

2.如权利要求1所述的利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，其特征在于，所述高压轴联轴器(11)为圆环状，包括环形内缘(11-1)、设在环形内缘(11-1)的外边缘的环形外缘(11-2)以及设在环形内缘(11-1)上的前后两侧的多个连接柱(11-3)；所述连接柱(11-3)沿环形内缘(11-1)周向均布；位于环形内缘(11-1)后部的连接柱(11-3)用以与高压涡轮前轴(12)相连；

所述高压涡轮前轴(12)为薄壁筒状结构，且高压涡轮前轴(12)前部为圆筒状，后部为锥筒状；所述高压涡轮前轴(12)前端内壁设有环形安装边，该环形安装边上设有多个安装孔，该安装孔与环形内缘(11-1)后部的连接柱(11-3)一一相对以将连接柱(11-3)插入安装孔后将高压轴联轴器(11)与高压涡轮前轴(12)相连；高压涡轮前轴(12)内壁设有环形加强筋。

3.如权利要求2所述的利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，其特征在于，所述高压涡轮盘(13)包括中心通孔的圆盘本体(13-1)、设在圆盘本体(13-1)上前后两侧的圆筒形前安装边(13-2)和锥筒形后安装边(13-3)以及沿圆盘本体(13-1)外边缘周向布设的三角形的榫槽(13-4)；所述圆筒形前安装边(13-2)的侧壁设有多个周向布设的螺栓孔，圆筒形前安装边(13-2)前端能插入高压涡轮前轴(12)后端，且二者通过径向螺栓连接；所述锥筒形后安装边(13-3)的后端为环形安装边，该环形安装边上设有多个周向布设的螺栓孔以与高压涡轮后轴(14)相连；所述榫槽(13-4)后侧设有挡环(13-5)，该挡环(13-5)与圆盘本体(13-1)为一体结构；

所述高压涡轮叶片(15)包括支撑环(15-1)、沿支撑环(15-1)内壁周向布设的三角形的榫头(15-2)以及沿支撑环(15-1)外壁周向布设的翼型叶片(15-3)；高压涡轮叶片(15)能沿轴向安装在高压涡轮盘(13)上且榫头(15-2)与榫槽(13-4)配合插接。

4.如权利要求3所述的利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，其特征在于，所述前旋转封严件(16)为环形壳体结构，前旋转封严件(16)前端的环形安装边套在高压涡轮前轴(12)的后端且二者通过径向螺栓连接，前旋转封严件(16)后端的环形挡片结构贴在榫头(15-2)与榫槽(13-4)连接处的前侧以对高压涡轮叶片(15)轴向定位；

所述高压涡轮后轴(14)的前部为喇叭状，后部为圆筒状；高压涡轮后轴(14)的前端设有环形法兰边以与高压涡轮盘(13)相连，高压涡轮后轴(14)的后部外壁设有环形凸台以对高压涡轮标准轴承(3)前端定位。

5.如权利要求3所述的利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，其特征在于，所述螺栓孔处固定有螺母，以达到在狭小空间利用螺栓连接的目的。

6.如权利要求1所述的利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，其特征在于，所述高压涡轮内机匣(22)为圆筒形薄壁结构，包括圆筒形的内机匣本体、设在内机匣本体前端的前环形法兰边、设在内机匣本体后端的后环形法兰边以与低压涡轮进口导向器(23)和低压涡轮组连接、设在内机匣本体内壁的内环形法兰边以与高压涡轮进口导向器(21)相连；前环形法兰边和内环形法兰边上均设有周向排布的多个螺栓孔，后环形法兰边上设有周向排布的多组螺栓孔，每组螺栓孔包括径向排布的内螺栓孔和外螺栓孔且内螺栓孔用以与低压涡轮进口导向器(23)连接。

7.如权利要求6所述的利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，其特征在于，所述高压涡轮进口导向器(21)包括高压涡轮进口导向器内环(21-1)、高压涡轮进口导向器外环(21-2)以及设在高压涡轮进口导向器内环(21-1)和高压涡轮进口导向器外环(21-2)之间且周向排布的高压涡轮进口导流叶片(21-3)；高压涡轮进口导向器外环(21-2)为圆筒形结构，在高压涡轮进口导向器外环(21-2)后端设有外环形法兰边且该外环形法兰边上设有螺栓孔以与高压涡轮内机匣(22)的内环形法兰边相连；高压涡轮进口导向器内环(21-1)为锥筒形薄壁结构，其锥边与水平方向呈15.6°，高压涡轮进口导向器内环(21-1)的内壁设有环形法兰边；

所述低压涡轮进口导向器(23)包括低压涡轮进口导向器内环(23-1)、低压涡轮进口导向器外环(23-2)以及设在低压涡轮进口导向器内环(23-1)和低压涡轮进口导向器外环(23-2)之间且周向排布的低压涡轮进口导流叶片(23-3)；低压涡轮进口导向器外环(23-2)为锥筒形结构，在低压涡轮进口导向器外环(23-2)后端设有外环形法兰边且该外环形法兰边上设有螺栓孔以与高压涡轮内机匣(22)的后环形法兰边相连；低压涡轮进口导向器内环(23-1)为圆筒形的薄壁结构，低压涡轮进口导向器内环(23-1)的内壁设有环形法兰边以与后承力锥形筒(24)连接；

所述高压涡轮进口导流叶片(21-1)的数量小于低压涡轮进口导流叶片(23-3)。

8.如权利要求7所述的利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，其特征在于，所述后承力锥形筒(24)的前端设有环形法兰边且开有螺栓孔以与低压涡轮进口导向器内环(23-1)内壁的环形法兰边连接，后承力锥形筒(24)外壁设有环形加强筋，后承力锥形筒(24)后端设有螺栓孔以与轴承定位环(25)相连；

所述轴承定位环(25)为环形结构，包括定位环本体、设在定位环本体前端的前环形法兰边和设在定位环本体后端的环形限位边；轴承定位环(25)前端的前环形法兰边与后承力锥形筒(24)后端相连；

高压涡轮标准轴承(3)套在高压涡轮后轴(14)的后部，后承力锥形筒(24)后端和定位环本体套在高压涡轮标准轴承(3)上，且轴承定位环(25)的环形限位边对高压涡轮标准轴承(3)的后端定位。

9.如权利要求8所述的利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型，其特征在于，所述螺栓孔处固定有螺母，以达到在狭小空间利用螺栓连接的目的。

10.一种利用涡轮导向器承力的可装配高压涡轮教学模型的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：转子部件安装：以高压涡轮盘为定位基准，先将高压涡轮叶片装入高压涡轮盘，高压涡轮盘后端的挡环可实现高压涡轮叶片的轴向定位；将高压涡轮前轴、前旋转封严件和高压涡轮盘通过螺栓连接，再继续将高压轴联轴器插入高压涡轮前轴前端的安装孔中；再将高压涡轮后轴通过螺栓与高压涡轮盘相连；

步骤2：将高压涡轮标准轴承安装在高压涡轮后轴上并通过高压涡轮后轴上的环形凸台轴向定位；

步骤3：静子部件安装：将高压涡轮进口导向器与高压涡轮内机匣连接；将安装好的转子部件整体由后向前套入高压涡轮内机匣中；将低压涡轮进口导向器与后承力锥形筒通过螺栓连接，实现周向与径向定位；将安装好的低压涡轮进口导向器由后向前套入高压涡轮内机匣中，并将低压涡轮进口导向器与高压涡轮内机匣通过螺栓连接，实现周向定位。

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