
自從飛機發(fā)明以后,飛機日益成為現(xiàn)代文明不可缺少的交通工具。眾所周知,飛機發(fā)動機是一架飛機最重要的零件之一,飛機發(fā)動機的軸承靠燃燒后的高溫燃氣推動渦輪,渦輪通過一根軸帶動。
在復雜的發(fā)動機結(jié)構中,發(fā)動機軸承又是這個結(jié)構中最重要的,最核心的結(jié)構??梢赃@么說,發(fā)動機的整個結(jié)構,都是在軸承的帶動下進行工作的;因此,軸承是決定發(fā)動機性能的一個“大腦”,對其制造的工藝也是最講究的。
在這諸多性能中,耐熱性能,是發(fā)動機的首重。如果一個發(fā)動機的軸承無法承受高速旋轉(zhuǎn)下劇烈的摩擦所帶來的高溫,那再強的負載能力和潤滑度,都是白搭。在俄系發(fā)動機中,俄國采用的是鑄造式,而美國采用的是焊接式。國內(nèi)受制于材料學和結(jié)構力學的原因,目前還沒有解決耐高溫的問題。
首先,我們來了解一下飛機發(fā)動機的運行工況:
1、高轉(zhuǎn)速。一般飛機發(fā)動機的轉(zhuǎn)速在18000轉(zhuǎn)/分鐘以上,這么高的轉(zhuǎn)速對材料的要求是很高的。
2、高溫。發(fā)動機運行溫度非常的高,軸承的運行溫度也可能達到300℃,軸承材料需要能耐受高溫。
3、高可靠度。不管是民用飛機還是戰(zhàn)斗機對可靠度的要求都是非常高的,稍有差池就是人命關天啊。
知道軸承的運行工況了,就可以選取適應該工況的軸承了,由于軸承運行溫度很高,外圈采用耐高溫且高溫穩(wěn)定性好的AISI M50材料,這種材料在300℃C時硬度仍可達到58HRC。
當高速運轉(zhuǎn)時,由于軸承內(nèi)圈是轉(zhuǎn)動的,離心力非常大,軸承內(nèi)圈截面承受環(huán)向拉應力,所以內(nèi)圈表面不能有任何的微觀裂紋,以避免在拉應力下裂紋擴展,因此常采用AISI M50NiL材料做內(nèi)圈。
由于轉(zhuǎn)速非常之高,為了降低鋼球由于離心力帶來的額外載荷,一般采用質(zhì)量比較輕的,硬度比較高的陶瓷材料,比如氨化硅(Si3N4)或者碳化鈦(TiC)等作為鋼球材料,有時為了增加軸承內(nèi)外圈的耐磨性和降低摩擦力,內(nèi)-外圈滾道也噴鍍陶瓷。
發(fā)動機溫度可不止300℃C啊,最高要1500C以上,軸承溫度怎么才300℃C,這就是潤滑系統(tǒng)的功勞了,其實軸承潤滑系統(tǒng)還有一個主要的功能就是冷卻作用了。