西方国家比俄罗斯航发轴承可靠性高的特点,提升主轴承采取的措施

2019-11-22 14:57:29

陈光/温

在研究了西方国家发动机主轴轴承后,俄罗斯研究人员发现西方国家的轴承具有更高的可靠性(与俄罗斯制造的轴承相比)。主要原因是:保持架由钢制成,而俄罗斯制造的轴承大多由青铜制成,前者可靠性较高;西方国家对轴承的外部尺寸要求很高,必须严格检查。例如,必须检查接地滚动杆端面的跳动量。滚柱轴承中固定的外环滚道或外径表面是椭圆形的,以防止轴承滑动。冷却润滑轴承润滑油过滤度高,精滤过滤尺寸约为5~15μm,俄罗斯发动机润滑油过滤尺寸约为48~80μm等。

为了提高发动机的可靠性,主轴轴承应采取以下措施:

(1)提高加工精度。为提高轴承零件的加工精度,精度不应低于4级,装配时应正确选择合理的间隙和配合值。组装时,应根据特殊技术条件规定的内容对轴承进行检查,如外观检查、表面缺陷和锈蚀是否超过规定的限度,并重新检查配合件的尺寸和原始间隙。

(2)轴承环和轴的偏转量不能大。对于高可靠性的长寿命轴承,轴承环和轴之间的挠度不能超过工作条件下的允许标准(对于寿命超过1000小时的轴承,挠度不能超过0.5’)。

(3)使用三点接触球轴承。用三点接触径向推力球轴承代替四点接触球轴承可以提高轴承的可靠性。

(4)钢笼。钢制保持架用于代替青铜保持架(主要用于俄罗斯发动机),保持架表面最好镀上银。

(5)内外圈温差小于5℃。如果轴承的热量能够有效地带走并保持在轴承的宽度上,并且外环之间存在相对均匀的温度场,那么内环和外环之间的温差不超过5℃,可以提高轴承的可靠性。

(6)轧制杆端面与挡边间隙的合理选择。在滚子轴承中,滚子端面与挡块之间的轴向间隙应在0.04 ~ 0.06毫米之间,如果间隙大于或小于该值,滚子轴承的可靠性将会降低。

(7)采用精油过滤。润滑油用过滤度较高的滤油器过滤(过滤度最好为5~15μm)。

燃烧室壳体是发动机的主要轴承结构,其上有喷油嘴、点火器、空气导管等。已安装。在传统设计中,燃烧室壳体由金属板制成,其前端和后端与机械加工的安装边缘、油嘴和其他安装座焊接,或者通过精密铸造机械加工,或者通过锻造机械加工,然后通过氢弧焊接焊接到壳体上。

这种结构在安装座周围的焊缝处容易出现裂纹、变形、撕裂等缺陷。因此,在这种情况下,不尽可能地采用这种结构,而是使用整个锻件,并且每个安装座通过铣削方法或电化学加工(ecm)方法进行加工。整体式壳体在国外一些新型发动机中得到广泛应用。

Dn(d:轴承内径,mm;n:转速,r/min)值高,如果不仔细设计,很容易失效。一旦主轴轴承出现故障,将导致发动机停在空中。例如,cfm563在1989年由于3号轴承损坏造成的空气停止事件中占了三分之一。该实例表明,轴承的工作质量对发动机的可靠性有很大影响。

滚珠轴承和滚柱轴承并排使用。

在发动机的主轴轴承中,滚柱轴承仅承受转子的径向载荷,而滚珠轴承除了承受径向载荷之外还承受轴向载荷。工作条件比滚柱轴承差得多。因此,在现有发动机中,同一转子上的滚珠轴承的直径系列都比滚柱轴承重一级,以提高它们的承载能力。然而,即使如此,滚珠轴承仍然比滚柱轴承更容易损坏,这已成为影响发动机可靠性的一个难题。

例如,cfm563发动机在1989年有32次空中停车事件,其中11次是由高压压缩机前的滚珠轴承(3号轴承)损坏造成的,占总停车事件的34%。为了降低滚珠轴承的负载并提高发动机的可靠性,滚柱轴承可以平行布置在滚珠轴承的一侧。滚动杆轴承用于承受径向载荷,而滚珠轴承仅承受轴向载荷,从而大大降低滚珠轴承的载荷,改善其工作条件。例如,cfm56 5在轴承3处进行了此更改。

当滚珠轴承和滚动杆轴承并联使用时,必须保证滚珠轴承在运行过程中永远不会承受径向载荷,而只会承受轴向载荷,这可以通过两种方法实现:一种方法是在滚珠轴承的外环和轴承座孔之间采用大间隙配合,使得转子支点处的径向载荷不能通过它传递,而滚动杆轴承的外环和轴承座孔则是多余配合;另一种方法是滚柱轴承由刚性支撑件支撑,滚珠轴承由弹性支撑件支撑。例如,cfm5 5高压压缩机的前支点采用这种结构。或者两个轴承都由弹性支撑件支撑,但是滚珠轴承的弹性支撑件的刚性比滚柱轴承的刚性弱。ge90发动机高压压缩机前支点采用这种结构。

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