航空发动机轴承总结.ppt

1、航空发动机轴承工作条件：高温、高速、重载。主轴轴承的工作特性：高DN值、高温、过载、高可靠性航空引擎主轴承通常在2.3x DN以下的值和温度低于250的情况下工作，压缩机或涡轮叶尖速度和车轮破裂强度限制了旋转部件的最大速度。因此，3x DN值的轴承速度等于引擎的实际运行极限。对航空发动机轴承的要求，(1)轴承的故障可能导致发动机转子振动增加或发生严重事故，因此轴承的可靠性必须很高。(2)轴承在高温下为315Co，低温下为-250Co，运转正常，使用寿命长。(3)轴承既可以承受转子的径向载荷，也可以承受径向和轴向载荷，并且载荷能力更大。(4)结构轻便，刚度充分，保证了旋转轴和轴承座之间的传动力，

2、缓解了它们之间的冲击和振动。通过航空轴承失效-统计分析，发动机主轴轴承失效模式大致分为15茄子类别，1划痕，擦伤。2磨损3轻负载滑动；4腐蚀5部分磨损，下移载荷轨迹；6压力坑，伤口；7疲劳剥离；8电流侵蚀；9黑木启司变形；10裂11黑木启司银层脱落；12极磨损的猫眼；13热变色；14扩大或缩小尺寸；十五进制图案。失效的直接结果是温度升高、振动增加或振动状态变化、轴功耗增加、轴轨迹形状变化。轴承故障监测，轴承温度监测，通常使温度传感器接近轴承外环。轴承温度变化是一个缓慢的过程，对轴承早期轻微故障不敏感。仅当轴承发生更严重的失效时，轴承温度上升才会发生急剧变化。振动监测分为轴系监测和气体振动加速度

3、监测。轴振动信号是最直接反映轴承运行状态和失效的信号，轴承失效会立即引起振动状态变化。系统功耗也是反映轴承运行状态和故障的重要参数。如果测试轴承发生故障或失效，马达输出功率就会增加。轴承润滑和冷却方法、喷雾润滑喷雾润滑方法包括多个茄子单莲蓬头、双向单莲蓬头、多个莲蓬头等。润滑油在保持架和内环引导面之间对齐时，轴承温度最低。喷雾润滑对以高DN值工作的轴承的润滑效果不好。环下润滑满足高DN值轴承润滑冷却的要求。环下润滑是指通过轴承内圈的径向孔进入轴承的油，即从轴承内圈的底部向轴承提供油。与喷雾润滑不同，它不是从轴承端面直接喷射到轴承。环下润滑结构基本上由两部分组成：集油部和送油部。环下润滑的特点是

4、轴承温度一般可以降低。特别是内环运行温度低于各种运行条件下的外环，因此更有利于轴承内部间隙的控制，有效地防止内环滑动高速、轻下载。故障。第二，由于油流量合理，油利用率高。喷雾润滑只能使用70%的润滑油，如果结构设计合理的话，环下润滑可以达到80%以上，最高可以达到95%。与此同时，牙齿结构大大减少了搅拌损失，减少了电力损失，降低了润滑油污物对轴承造成损害的可能性。满足高DN值轴承润滑冷却需求。莲蓬头润滑，牙齿润滑方法主要用于轴间轴承润滑。轴之间轴承内外环不能同时旋转以安装喷嘴，因此不能实现喷雾润滑或环下润滑。对于无环润滑，也可以通过将喷嘴直接对准与轴平行的油管来喷洒润滑油。莲蓬头润滑的特点，种

5、类润滑方法，油流动困难，穿透力很差。因此，轴承润滑冷却通常不够，表面经常变黑或硬度下降。牙齿润滑方式在设计中必须特别注意。首先，必须适当增加莲蓬头喷射流。第二，确保输油管直径大，内壁光滑，油流顺畅。第三，轴承材料要使用高温耐热合金。、轴承腔结构和汽油两相流、轴承腔内润滑油两相均匀流的速度分布、润滑油喷射到轴承腔时轴承保持架的阻碍，导致润滑油喷射到轴承腔时某些油流回流，轴承腔内润滑油也回流，在轴承腔内停留太久可能导致轴承腔过热。停留时间太短会导致润滑不足，形成油类损失区，从而产生“空战”现象，轴承磨损严重。航空发动机主轴轴承的结构分析，轴承的结构形式：1双半内环角度接触球轴承-3点接触类型和4点

6、接触类型2短圆柱滚子轴承3对双预压力接触球轴承4轴承环安装边和油孔设置，在油槽空气头主轴承中选择的结构类型主要是短圆柱滚子轴承(径向载荷)和双半内环角度接触球轴承4点接触类型：轴向间隙小，4点接触类型三点接触类型：轴向间隙大、无负载的半内回路中可能发生其他接触，并且具有良好的高速效能。短圆柱滚子轴承有助于提高轴承的旋转精度，从而提高轴承寿命。相对外环可能有较大的轴向位移，可以补偿温度变化引起的热膨胀差异。双连接预紧接触球轴承对提高轴承部件刚度，提高轴承运行精度，减少噪音、振动，从而提高轴承寿命。轴承套圈皮带安装边和油孔设置、槽轴承套圈的油孔设置以及油槽设置起到润滑和冷却的作用。国外航空头主轴承

7、的主要结构特点如下：外环的异形结构，有各种形状的法兰，内环的相应部分有油洞或油罐。角接触球轴承由于接触角度大，所以不使用双角接触球轴承对。为了克服旋转比带来的不利影响，内部沟曲率系数f I通常大于外部沟曲率系数f o。保持架强调带油保护边的环端面。内径上有油类或油孔，有利于润滑油的流通。滚子等值线主要使用修正型和对数曲线。轴承大部分是内部导向，间距小。对航空发动机高速滚动轴承的力学特性进行了分析，(1)分别采用拟动力学方法和有限元方法构建了滚动轴承力学分析模型，并研究了滚动轴承的载荷分布特性。分析了徐璐不同结构参数和载荷参数对接触角、变形、接触刚度和极限速度的影响规律。两种茄子算法结果基本上与

8、实验结果一致，有限元方法在计算精度上有优势，准力学方法在计算效率上有优势。(2)在弹性流体润滑理论的基础上，研究了滚动轴承最小油膜厚度和油膜刚度特性，分析了各种载荷参数牙齿对其的影响。结合油膜刚度和接触刚度，推导滚动轴承的综合刚度，提出滚动轴承等效刚度的概念和计算方法。(3)修正了滚动轴承疲劳寿命计算公式，考虑了滚珠和径向间隙等影响。研究表明，球在一定程度上影响轴承疲劳寿命，无论球的影响如何，计算结果都可能提高。(4)基于Hertz接触理论和轴承运动，推导了滚动轴承的非线性轴承力，建立了滚动轴承非线性振动的分析模型。研究了滚动轴承的变刚度振动、表面波纹对系统动力特性的影响。研究表明滚动轴承的非

9、线性轴承力可能引起变刚度振动。您可以从旋转速度、阻尼、间隙、径向力等参数中进行适当选择，以减少滚动轴承系统的非周期振动。几何缺陷引起的滚动轴承波纹是引起轴承系统振动的主要因素之一。、航空发动机主轴滚动轴承的技术进步、国外主轴滚动轴承技术进步1:随着现有轴承钢和更好W或Mo工具钢的不断改进，主轴滚动轴承的疲劳寿命大大提高。2:轴承润滑冷却从初始喷雾润滑变更为环下润滑冷却。3:使用合成润滑油并适当过滤后，主轴承以DN值、工作温度360度稳定工作，使用寿命达数万小时。4:开发弹性流体动力学，启用轴承准动态和动态计算分析，以定量预测轴承性能。5:角接触球轴承在实验室条件下以DN值积累了10万小时以上的

10、运行测试，性能和复杂变化清晰明了。针对高速滚子轴承中发生的滚子扭转引起的滚子端面偏心磨损，找到了工程的解决方法。6:在国外，通过对半轴间滚子轴承的实验研究，取得了可用的结果。7:现役先进发动机主轴轴承失效中疲劳剥落不再是主要问题。表面损伤和腐蚀等占总失效的70%以上。8:铁基合金跑道、氮化硅滚动元件组成的轴承及整个陶瓷轴承均进行了尺寸轴承试验，显示了巨大的发展潜力。国内航空发动机主轴滚动轴承设计与试验、1: 80年代以来主轴轴承开发不断吸收先进技术和字典研究成果，开发了滚动轴承准动态设计分析节目、滚动轴承动态设计分析节目、滚珠轴承设计分析节目、主轴承动态刚度分析节目和滚动轴承黑木启司振动系统分

11、析程序等，大大提高了主轴轴承设计水平。在2: 85期间，研究了主轴轴承寿命方法，用新材料(标准制甲钢，M50，M50NIL)制作了实验轴承，开发了4010合成润滑油。由于我国航空发动机轴承设计存在的问题，决定主轴轴承寿命的载荷往往给出不完整，目前主要提供静态和动态径向载荷，近似轴向载荷。没有认真研究的内容有很多，如静态和动态轴中心、轴承环锥度等。大多数传统引擎主轴轴承是复制产品的延续，轴承精度保持在D级，不适合在高DN值条件下工作。轴承径向间隙控制直接决定轴承是否正常工作。到目前为止，温度场的热更换计算很难适应工程设计的要求。防止轴承黑木启司共振：轴承保持架可以对各种冲击产生共振，共振产生的更换应力可能导致黑木启司疲劳破坏。提供足够的润滑和冷却：润滑油流动由轴承作业温度决定。供油不仅要提供必要的润滑油膜，还要适当调节内外环的轴向温差，以免影响工作间隙。还必须控制内外环轴温差，以防止锥度增加额外负荷。轴承内部，安装外环必须仔细考虑离心力和零件温度的影响。有确定主轴轴承使用寿命的新准则。以高DN值主轴轴承为字典研究重点，提高我国航空发动机主轴轴承的研究水平