中華軸承網(wǎng)了解到，一般機(jī)械中使用的滾動(dòng)軸承由于轉(zhuǎn)速低,且始終有負(fù)荷作用其上,很少出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。但是航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承卻很容易打滑,這是因?yàn)?

(1)轉(zhuǎn)速高。在高速作用下,滾子在大的離心力作用下有脫離內(nèi)環(huán)滾道接觸的趨勢(shì);

(2)負(fù)荷小。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子均做得較輕,使作用軸承上的徑向負(fù)荷小,加上飛機(jī)作機(jī)動(dòng)飛行時(shí)會(huì)在某些情況下,使作用于軸承上的負(fù)荷更小,甚至出現(xiàn)零載,以及轉(zhuǎn)子的不平衡力在某些情況下會(huì)抵消一些作用在軸承上的徑向負(fù)荷,造成軸承的輕載或零載。

這兩方面的因素會(huì)使得由摩擦產(chǎn)生的拖動(dòng)力變得很小,甚至為零,這樣,就必然會(huì)引起軸承打滑,出現(xiàn)滑蹭損傷。對(duì)于滾珠軸承,由于它還要承受軸向載荷,所以一般不易打滑。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承防止打滑的一些措施

采用增加拖動(dòng)力的措施防止軸承滑蹭

減小軸承游隙,使?jié)L子在離心力作用下仍能保持與內(nèi)環(huán)滾道的接觸。例如 CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)支承高壓渦輪的滾棒軸承(中介軸承)即用了小游隙甚至是負(fù)游隙來減少打滑;又如 WJ6發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)前滾棒軸承在長(zhǎng)期試車中出現(xiàn)嚴(yán)重的滑蹭損傷后,將該軸承的游隙由0.070~0.095mm 減小為0.045~0.065mm,消除了滑蹭現(xiàn)象。

但是,采用減小游隙的措施會(huì)帶來其他嚴(yán)重問題,因此要慎重對(duì)待,特別對(duì)于處于發(fā)動(dòng)機(jī)熱端的軸承,更應(yīng)慎用。

在早期的航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中,為了解決保持架的平衡問題,多將主軸承的保持架定位于外環(huán),但這種設(shè)計(jì)易引發(fā)軸承出現(xiàn)滑蹭損傷。這是因?yàn)楫?dāng)保持架定位于外環(huán)時(shí),存在于外環(huán)與保持架間的油膜在黏性的作用下妨礙滾棒保持架作正常運(yùn)動(dòng)引發(fā)打滑而造成的。

如將保持架定位于內(nèi)環(huán),存在于內(nèi)環(huán)與保持架間的油膜在黏性的作用下將給滾子保持架組合體一個(gè)拖動(dòng)力使其作正常運(yùn)動(dòng)。這樣,將原定位于外環(huán)的保持架改成定位于內(nèi)環(huán)上,不僅減小了阻力,而且還增加了拖動(dòng)力,顯然會(huì)減少滑蹭損傷,當(dāng)然這還須提高保持架的加工精度以提高其平衡度。

裝配時(shí),對(duì)軸承施加一附加的徑向或軸向載荷,即對(duì)軸承施加“預(yù)載”,使軸承工作時(shí),始終在內(nèi)、外環(huán)滾道與滾子間有負(fù)荷作用,不出現(xiàn)輕載或零載,以增大拖動(dòng)力。對(duì)軸承施加預(yù)載的辦法有:采用非圓軸承、軸向彈簧對(duì)軸承旋加預(yù)載、采用空心滾棒和調(diào)整對(duì)軸承的噴油方向等。

將軸承外環(huán)的外圓做成非圓形,而機(jī)匣安裝軸承的座孔仍做成圓的。常用的非圓軸承有橢圓軸承外環(huán)與三瓣式的軸承外環(huán)。例如,將橢圓軸承壓入軸承座孔中時(shí),橢圓的長(zhǎng)軸處(外環(huán)凸出部位)即向該處的滾子作用一預(yù)加的載荷,如長(zhǎng)軸處于水平位置如圖3所示,使在水平位置的幾個(gè)滾子與內(nèi)、外環(huán)間始終保持接觸并作用有一定負(fù)荷,因此,除了最下部的幾個(gè)滾子受到重力負(fù)荷的作用外,在其左右90°處的滾棒,也各受一定量的預(yù)加負(fù)荷,從而使承受負(fù)荷的滾子數(shù)目約增加到滾子總數(shù)的60%,能產(chǎn)生一定的拖動(dòng)力,克服軸承打滑。

采用“打滑度”來表明滾動(dòng)軸承是否打滑以及打滑的嚴(yán)重程度

當(dāng)保持架實(shí)際轉(zhuǎn)速等于保持架理論轉(zhuǎn)速時(shí),軸承不打滑,其打滑度為零;只要保持架實(shí)際轉(zhuǎn)速低于理論轉(zhuǎn)速,軸承即打滑,當(dāng)保持架實(shí)際轉(zhuǎn)速為零時(shí),打滑度為100%。

一般用測(cè)定保持架的實(shí)際轉(zhuǎn)速來求得軸承的打滑度。羅·羅公司在發(fā)展 RB211發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),使用了放射性同位素來探測(cè)軸承的打滑。在保持架上固定一個(gè)很小的用鈷或銥(Co 60,Ir 192)絲做的放射源,利用反平方律(即傳到某點(diǎn)的放射性強(qiáng)度反比于放射源至該點(diǎn)距離的平方)的原理,測(cè)出工作中保持架的速度,從而發(fā)現(xiàn)軸承是否出現(xiàn)打滑,并可計(jì)算出打滑度。也可利用切割磁力線的原理來測(cè)量保持架的轉(zhuǎn)速。

防止作用于滾珠軸承上的軸向負(fù)荷變向

如前所述,RB211風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的止推軸承為一中介軸承,由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)子在工作中會(huì)出現(xiàn)軸向力方向改變,因而在投入使用(1972年4月)后不到半年,就出現(xiàn)過該滾珠軸承滑蹭損傷。

于是采取前述的將保持架外環(huán)定位改為內(nèi)環(huán)定位的措施,在一定程度上解決了問題,但是由于軸向負(fù)荷換向問題沒有解決,因此長(zhǎng)期以來,在各種改型的 RB211中(524B、524C、524D4和 524D4Upgrade等),還是偶爾出現(xiàn)該軸承的滑蹭損傷的事件。為此,在 RB211的最后改型的 RB211524G/H(1989年投入使用)中,將卸荷腔封嚴(yán)環(huán)處的直徑由556.20mm增大為731.52mm,消除了工作中轉(zhuǎn)子軸向負(fù)荷換向的問題。

基本上解決了該軸承的打滑問題。由 RB211 524G/H 衍生發(fā)展的遄達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī),除采用了大直徑的平衡腔封嚴(yán)環(huán)外,還在低壓渦輪軸后端加裝了對(duì)轉(zhuǎn)子施加預(yù)載的彈簧及小軸承,從根本上解決軸承打滑問題。

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