
一般機械中使用的滾動軸承由于轉速低,且始終有負荷作用其上,很少出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。但是航空燃氣渦輪發(fā)動機主軸承卻很容易打滑,究竟是什么原因?
(1)轉速高。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;
(2)負荷小。航空發(fā)動機的轉子均做得較輕,使作用軸承上的徑向負荷小,加上飛機作機動飛行時會在某些情況下,使作用于軸承上的負荷更小,甚至出現(xiàn)零載,以及轉子的不平衡力在某些情況下會抵消一些作用在軸承上的徑向負荷,造成軸承的輕載或零載。
這兩方面的因素會使得由摩擦產(chǎn)生的拖動力變得很小,甚至為零,這樣,就必然會引起軸承打滑,出現(xiàn)滑蹭損傷。對于滾珠軸承,由于它還要承受軸向載荷,所以一般不易打滑。
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)動機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游隙來減少打滑;又如WJ6發(fā)動機的壓氣機前滾棒軸承在長期試車中出現(xiàn)嚴重的滑蹭損傷后,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帶來其他嚴重問題,因此要慎重對待,特別對于處于發(fā)動機熱端的軸承,更應慎用。
在早期的航空燃氣渦輪發(fā)動機中,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),但這種設計易引發(fā)軸承出現(xiàn)滑蹭損傷。這是因為當保持架定位于外環(huán)時,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動引發(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拖動力使其作正常運動。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,而且還增加了拖動力,顯然會減少滑蹭損傷,當然這還須提高保持架的加工精度以提高其平衡度。
裝配時,對軸承施加一附加的徑向或軸向載荷,即對軸承施加“預載”,使軸承工作時,始終在內(nèi)、外環(huán)滾道與滾子間有負荷作用,不出現(xiàn)輕載或零載,以增大拖動力。對軸承施加預載的辦法有:采用非圓軸承、軸向彈簧對軸承旋加預載、采用空心滾棒和調(diào)整對軸承的噴油方向等。
將軸承外環(huán)的外圓做成非圓形,而機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,橢圓的長軸處(外環(huán)凸出部位)即向該處的滾子作用一預加的載荷,如長軸處于水平位置,使在水平位置的幾個滾子與內(nèi)、外環(huán)間始終保持接觸并作用有一定負荷,因此,除了最下部的幾個滾子受到重力負荷的作用外,在其左右90°處的滾棒,也各受一定量的預加負荷,從而使承受負荷的滾子數(shù)目約增加到滾子總數(shù)的60%,能產(chǎn)生一定的拖動力,克服軸承打滑。