Підшипники авіаційних двигунів
Підшипниктип
Швидкість обертання шпинделя авіаційного двигуна висока, температура гарячого кінця висока, іпідшипникПовинні витримувати осьове та радіальне навантаження, тому підшипники поділяються на дві категорії: упорні опорні підшипники та плаваючі опорні підшипники: упорні опорні підшипники зазвичай використовують триточковий радіально-упорний кульковий підшипник для витримування осьового навантаження та контролю осьового зазору обертового статора; рухомі опорні підшипники несуть лише радіальні навантаження, а оскільки ротор рухатиметься в осьовому напрямку через теплове розширення та стиснення,циліндричні роликові підшипникизазвичай використовуються без меж на зовнішньому або внутрішньому кільці.
Коробки передач допоміжних пристроїв авіаційних двигунів зазвичай приводяться в рух прямозубими зубчастими колесами, а підшипники несуть лише радіальні навантаження, а теплове розширення ротора невелике, томуциліндричні роликові підшипникиікулькові підшипники з глибоким радіальним розташуванням зубцівв основному вибираються.
Редуктор передає велику потужність, деякі з яких використовують косозубі шестерні, а підшипники повинні витримувати як радіальні, так і осьові навантаження, томуциліндричні роликові підшипники, кулькові підшипники з глибоким радіальним розташуванням зубціві триочковийрадіально-упорні кулькові підшипникив основному вибираються.
Авіаційні двигуни використовують триточкові кутові контактні кулькові підшипники тациліндричні роликові підшипники.
Триточкові кутові кулькові підшипники контакту
Під час роботи авіаційного двигуна на шпиндель створюється радіальне та осьове навантаження, і в точці опори перед шпинделем зазвичай встановлюється комплект кулькових підшипників, які витримують радіальне навантаження, утворене суперпозицією незбалансованої сили кожного вала та високошвидкісного обертання, і водночас витримують різницю осьового навантаження між пневматичною силою вентилятора та компресора вперед і пневматичною силою назад турбіни.
Порівняння структури радіальних кулькових підшипників та триточкових радіально-упорних кулькових підшипників: центр внутрішньої кільцевої канавки триточкового радіально-упорного кулькового підшипника оснащений осьовим ексцентриситетом Lo, що зменшує його осьовий зазор Ga та величину ротора в осьовому напрямку, що дозволяє легше контролювати осьовий зазор обертової лопаті двигуна.
Триточковий радіально-упорний кульковий підшипник має структуру з подвійним напіввнутрішнім кільцем, а його роз'ємна конструкція напіввнутрішнього кільця дозволяє встановлювати більше кульок, значно збільшуючи несучу здатність.
Порівняння структури радіально-упорних кулькових підшипників та триточкових радіально-упорних кулькових підшипників: радіально-упорні кулькові підшипники можуть витримувати лише односторонні осьові навантаження, якщо їм потрібно витримувати двонаправлені осьові навантаження, їх потрібно комбінувати, що займе більше місця та збільшить масу; подвійні та половинні внутрішні кільця триточкових радіально-упорних кулькових підшипників можуть безпосередньо витримувати двонаправлені осьові навантаження, що може заощадити близько 50% місця та якості порівняно з дворядними або груповими опорними радіально-упорними кульковими підшипниками, а також їх легко встановлювати, що зручно для конструкції двигуна.
Кульковий вузол триточкового радіально-упорного кулькового підшипника можна відокремити від зовнішнього кільця, тому можна використовувати цільну суцільну клітку, яка має вищу міцність, підходить для високої швидкості обертання та легше забезпечує вищу точність обробки; водночас така конструкція також робить встановлення та перевірку підшипників зручнішими.
Циліндричні роликові підшипники
Порівняно зі звичайними механічними циліндричними роликовими підшипниками, діаметр ролика циліндричних роликових підшипників авіаційних двигунів менший, а їх переваги полягають у наступному:
1) Це може зменшити опір перемішування оливи роликом під час роботи на високій швидкості;
2) Сила інерції мала;
3) Достатній контактний тиск може підтримуватися, коли радіальна сила невелика, щоб уникнути прослизання ролика;
4) Оскільки компоненти обойми, ролика та сепаратора можна розділити, можна використовувати суцільний сепаратор, який має кращу міцність та стійкість до високих швидкостей.
Циліндричні роликові підшипникиБезфланцеві внутрішньо кільця зазвичай мають більшу ширину внутрішнього кільця, щоб компенсувати осьовий рух між внутрішнім і зовнішнім кільцями, спричинений видовженням, спричиненим тепловим розширенням між валом і внутрішнім кільцем підшипника, а також відносний зсув між внутрішнім і зовнішнім кільцями, спричинений похибкою осьового складання роторного вузла під час складання. Якщо монтажний простір невеликий або є особливі вимоги, замість внутрішнього кільця без фланця можна використовувати безпосередньо вал або корпус підшипника.
Авіаційний двигунциліндричні роликові підшипникиЧасто стикаються з робочими умовами малого радіального навантаження або його відсутності, а швидкість обертання дуже висока, ролики схильні до ковзання та тертя, тому для запобігання ковзанню часто використовуються некруглі доріжки кочення для реалізації радіального попереднього натягу підшипника, а також розподіл навантаження двох типових некруглих підшипників доріжок кочення.
Матеріал підшипника
Температура робочого середовища підшипника турбіни двигуна дуже висока, і зазвичай необхідно охолоджувати підшипник об'ємом мастила кілька літрів на хвилину, але робоча температура підшипника все ще може досягати близько 250 °C.
Для роботи за високих температур кільце підшипника зазвичай виготовляється зі сталі 8Cr4Mo4V (M50) та інших жароміцних сталей для підшипників, які обробляються високотемпературним відпуском. Навіть якщо температура підшипника досягає 400 °C після зупинки двигуна, це все одно забезпечує його роботу. Для забезпечення терміну служби при втомі кочення поверхнева твердість матеріалу підшипника зазвичай повинна бути не менше 60 HRC за кімнатної температури, а загальна сталь 8Cr4Mo4V загартовується термічною обробкою, але її в'язкість нижча, ніж у матеріалу конструкційного елемента, що призводить до розтріскування втулки, коли відцентрова сила втулки та окружне напруження вала великі. Тому, якщо значення dn перевищує 2,5×106 мм·об/хв, підшипники повинні бути виготовлені з матеріалу G13Cr4Mo4Ni4V (M50NiL), який має кращу в'язкість серцевини.
Матеріал сепаратора підшипників авіаційних двигунів зазвичай виготовляється з конструкційної сталі, такої як 40CrNiMoA (4030), і сепаратор необхідно посріблювати, щоб зменшити знос під час запуску. Матеріал тіла кочення такий самий, як і матеріал втулки, і його твердість, як правило, така ж, як і твердість втулки, а в деяких випадках вона на 1~2 HRC вища, ніж у втулки. Іноді для виготовлення кульок також використовуються керамічні матеріали, такі як нітрид кремнію, оксид алюмінію та діоксид цирконію.
Час публікації: 08 червня 2026 р.
