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干货丨决定航空发动机寿命的关键——轴承的视频讲解、类型及其特点用途详解(值得收藏)

4月前浏览1746

在现代航空工业中,航空发动机是飞机的动力源和“心脏”,也是飞机是否能正常运作的核心关键。航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”、“工业之花”,叶片的材料是决定航空发动机推力大小的关键因素,而轴承是决定航空发动机寿命长短的关键因素

轴承就像是航空发动机的心脏,在高温、高压、高速(高达几万rpm)等极其恶劣苛刻的环境下工作,承载着巨大的转速以及负载,可以说是航空发动机的关键所在,这对轴承的材料、密封和润滑、耐磨性能、可靠性和寿命等提出了较高的要求。

航空发动机的寿命彰显了一个国家的技术实力,目前航空发动机轴承寿命超过5万小时,世界上军用发动机寿命一般是数千小时,民用发动机寿命一般是上万小时。

据悉,美国的F22战斗机采用的F-119发动机寿命长达8000小时,成为战斗机中最长寿的发动机,其中发动机主轴承的性能更是世界顶级存在

       

然而,目前我国自主研发的战斗机发动机寿命最高能达到3600小时,相比F-119发动机还存在一定的差距。

       

下面来详细介绍轴承的类型及其特点用途详解:

轴承的类型

轴承按承载方向或公称接触角不同,分为:向心轴承、推力轴承。  
滚动体种类,分为:球轴承,滚子轴承。  
能否调心,分为:调心轴承,非调心轴承(刚性轴承)。  
滚动体的列数,分为:单列轴承,双列轴承,多列轴承。  
部件能否分离,分为:可分离轴承,不可分离轴承
下面主要分享14种常见轴承的特点、区别和对应的用途。
 

角接触球轴承

角接触球轴承(Angular Contact Ball Bearings)可同时承受径向负荷和轴向负荷。

能在较高的转速下工作。

接触角越大,轴向承载能力越高。接触角为径向平面内球和滚道的接触点连线与轴承轴线的垂直线间的角度。高精度和高速轴承通常取15度接触角。在轴向力作用下,接触角会增大。

特性:

1、通用配组的轴承
通用配组轴承是经过特殊的加工, 当轴承是彼此紧靠安装,任何组合方式都可以达到既定的内部游隙或预紧,以及平均的负荷分布,而无需使用垫片或类似装置。
配对轴承应用在:
当单个轴承的负荷承载能力不足(使用窜联配置方式)或当要承受联合负荷或作用在两个方向上的轴向负荷(使用背对背或面对面配置方式)。
2、基本设计的轴承(不能用作通用配组),用于单个轴承的配置方式
基本设计的单列角接触球轴承主要应用在每个位置上只有一个轴承的配置。其宽度和突出量为普通级公差。因此不适合将两个单列角接触球轴承紧靠安装。
主要技术指标:
1.轴承精度指标:
超过GB/307.1-94 P4级精度。
2. 高速性能指标:
dmN值 1.3~1.8×10^6  r/min。
3. 使用寿命(平均):>1500 h。
 

调心球轴承

调心球轴承有圆柱孔圆锥孔两种结构,保持架的材质有钢板、合成树脂等。
其特点是外圈滚道呈球面形,具有自动调心性,可以补偿不同心度和轴挠度造成的误差,但其内、外圈相对倾斜度不得超过3度。

产品特性

主要承受径向载荷,同时可承受较小轴向载荷。轴(外壳)的轴向位移限制在游隙限度内,具有自动调心性能,允许内、外围相对倾斜不大的条件下正常工作,适用于支承座孔不能严格保证同轴度的部件中。

用途

调心球轴承适用于承受重载荷与冲击载荷、精密仪表、低噪音电机、汽车、摩托车、冶金、轧机、矿山、石油、造纸、水泥、榨糖等行业及一般机械等。
主要特点有:
(1)调心球轴承的外圈滚道是一个球面的一部分,曲率中心在轴承轴线上,因此该轴承具有调心功能,在轴、外壳出现挠曲时,可以自动调整.不增加轴承负担。

(2)可以承受径向负荷及两个方向的适量的轴向负荷。但不能承受力矩载荷。这类轴承接触角较小,轴向负荷下接触角几乎不变,轴向承载能力小,径向负荷能力大,适用于有重负荷、冲击负荷的情况。

(3)带紧定套和锁紧螺母的双列调心球轴承可以安装在光轴上的任意位置,不需要定位轴肩。

 

调心滚子轴承

调心滚子轴承具有双列滚子,外圈有1条共用球面滚道,内圈有2条滚道并相对轴承轴线倾斜成一个角度。这种巧妙的构造使它具有自动调心性能,因而不易受轴与轴承箱座角度对误差或轴弯曲的影响,适用于安装误差或轴挠曲而引起角度误差之场合。该轴承除能承受径向负荷外,还能承受双向作用的轴向负荷。
调心滚子轴承其内孔有圆柱形圆锥形两种,圆锥形锥孔锥度为1:30 和1:12两种,这种圆锥形内孔轴承配以紧定套或退卸套,即可将锥形内孔调 心球轴承方便、迅速地装配在光轴或阶梯机轴上。

用途

主要适用的保持架:冲压钢板加强型保持架(后缀E,国内很少)。冲压钢板型保持架(后缀CC)、玻璃纤维增强型聚酰胺66保持架(后缀TVPB)、机加工黄铜两片式保持架(后缀MB)。机加工黄铜整体式保持架(后缀CA)、振动场合冲压钢板保持架(后缀JPA)。振动场合黄铜保持架(后缀EMA)。同一结构,轴承上的代号或有不同。
主要用途:
造纸机械、减速装置、铁路车辆车轴、轧钢机齿轮箱轴承座、轧钢机辊子、破碎机、振动筛、印刷机械、木工机械、各类产业用减速机、立式带座调心轴承。 
 

推力调心滚子轴承

推力调心滚子轴承与调心滚子轴承大致相同,座圈滚道面是以与轴承中心轴上一致的点为中心的球面,该类轴承滚子为球面型,因此,具有自动调心功能,对同轴度和轴的挠曲不甚敏感。
用途:
该类轴承主要应用于石油钻机,制铁制钢机械,水力发电机,立式电动机,船舶用螺旋桨轴,塔吊,挤压机等。
特点:
1、调心滚子轴承的外圈与轴承座壳体孔不宜采用过盈配合,内圈与轴颈的配合也不宜过紧,要求在安装使用螺母调整时应能使其产生较灵活的轴向位移。
因为调心滚子轴承若采用过盈配合,易使轴承的接触角改变,造成轴承载荷分布不均,引起高的温升。故而,这类轴承的内、外圈与轴颈和轴承座壳体孔的安装配合,一般应以双手大拇指能将轴承刚刚推入轴颈与壳体孔为最好。
2、对于调心滚子轴承的安装轴向游隙,可用轴颈上的调整螺母、调整垫片和轴承座孔内的螺纹,或用预紧弹簧等方法进行调整。轴向游隙的大小,与轴承安装时的布置、轴承间的距离、轴与轴承座的材料有关,可根据工作条件确定。
对于高载荷高转速的调心滚子轴承,调整游隙时,必须考虑温升对轴向游隙的影响,将温升引起的游隙减小量估算在内,也就是说,轴向游隙要适当地调整得大一点。
对于低转速和承受振动的轴承,应采取无游隙安装,或施加预载荷安装。其目的是为了使调心滚子轴承的滚子和滚道产生良好接触,载荷均匀分布,防止滚子和滚道受振动冲击遭到破坏。
调整后,轴向游隙的大小用千分表检验。方法是先将千分表固定在机身或轴承座上,使千分表触头顶住轴的光洁表面,沿轴向左右推轴,表针的最大摆动量即为轴向游隙值。
 

圆锥滚子轴承

圆锥滚子轴承属于分离型轴承,轴承的内、外圈均具有锥形滚道。该类轴承按所装滚子的列数分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承等不同的结构型式。单列圆锥滚子轴承可以承受径向负荷和单一方向轴向负荷。当轴承承受径向负荷时,将会产生一个轴向分力,所以当需要另一个可承受反方向轴向力的轴承来加以平衡。
特点:
圆锥滚子轴承的类型代号为30000,圆锥滚子轴承为分离型轴承。一般情况下,尤其是在GB/T307.1-94《滚动轴承 向心轴承公差》中所涉及到的尺寸范围内的圆锥滚子轴承外圈与内组件之间是百分之百可以通用互换使用的。
外圈的角度以及外滚道直径尺寸已与外形尺寸相同被标准化规定了。不允许在设计制造时更改。以致使圆锥滚子轴承的外圈与内组件之间可在世界范围内通用互换。
圆锥滚子轴承主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷。与角接触球轴承相比、承载能力大,极限转速低。圆锥滚子轴承能够承受一个方向的轴向载荷,能够限制轴或外壳一个方向的轴向位移。
用途:
圆锥滚子轴承主要承受以径向为主的径、轴向联合载荷。轴承承载能力取决于外圈的滚道角度,角度越大承载能力越大。
该类轴承属分离型轴承,根据轴承中滚动体的列数分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承。
单列圆锥滚子轴承游隙需用户在安装时调整;双列和四列圆锥滚子轴承游隙已在产品出厂时依据用户要求给定,不须用户调整。
圆锥滚子轴承有圆锥形内圈和外圈滚道,圆锥滚子排列在两者之间。所有圆锥表面的投影线都在轴承轴线的同一点相聚。这种设计使圆锥滚子轴承特别适合承受复合(径向与轴向)负荷。
轴承的轴向负荷能力大部分是由接触角α决定的;α角度越大,轴向负荷能力就越高。角度大小用计算系数e来表示;e值越大,接触角度越大,轴承承受轴向负荷的适用性就越大。
圆锥滚子轴承通常是分离型的,即由带滚子与保持架组件的内圈组成的圆锥内圈组件可以与圆锥外圈(外圈)分开安装。
圆锥滚子轴承广泛用于汽车、轧机、矿山、冶金、塑料机械等行业。
 

深沟球轴承

深沟球轴承 (GB/T 276—2003) 原名单列向心球轴承,是应用最广泛 的一种滚动轴承。其特点是摩擦阻力小,转速高,能用于承受径向负荷或径 向和轴向同时作用的联合负荷的机件上,也可用于承受轴向负荷的机件上, 例如小功率电动机、汽车及拖拉机变速箱、机床齿轮箱,一般机器、工具等。

轴承特性:

深沟球轴承是最常用的滚动轴承。它的结构简单,使用方便。主要用来承受径向载荷,但当增大轴承径向游隙时,具有一定的角接触球轴承的性能,可以承受径、轴向联合载荷。在转速较高又不宜采用推力球轴承时,也可用来承受纯轴向载荷。
与深沟球轴承规格尺寸相同的其它类型轴承比较,此类轴承摩擦系数小,极限转速高。但不耐冲击,不适宜承受重载荷。
深沟球轴承装在轴上后,在轴承的轴向游隙范围内,可限制轴或外壳两个方向的轴向位移,因此可在双向作轴向定位。
此外,该类轴承还具有一定的调心能力,当相对于外壳孔倾斜2′~10′时,仍能正常工作,但对轴承寿命有一定影响。
注意事项:
深沟球轴承,运转中轴承载荷过小,会使球与滚道之间产生滑动,成为擦伤的起因。特别是球和保持架重量大的大型深沟球轴承有这种倾向。
在很多情况下,轴承会发生锈蚀现象,导致轴承锈蚀的原因有很多,我们日常生活中最常见的主要有以下几种因素:
1)由于密封装置不良,被水分、污物等侵入;
2)轴承长期不用,超过防锈期,缺乏维护保养。
3)金属表面粗糙度较大;
4)接触有腐蚀的化学介质,轴承清洗不干净,表面有污物沾附,或用汗手接触轴承,轴承清洗后,未及时包装或安装,长期暴露与空气中,受到空气水分的侵袭和沾染;
5)环境温度和湿度和接触各种环境介质;防锈剂失效或质量不符要求。
 

推力球轴承

推力球轴承采用高速运转时可承受推力载荷的设计,由带有球滚动的滚道沟的垫圈状套圈构成。由于套圈为座垫形,因此,推力球轴承被分为平底座垫型和调心球面座垫型两种类型。另外,这种轴承可承受轴向载荷,但不能承受径向载荷。
特点:
1. 备有单向、双向两种类型。
2. 为了容许有安装误差,无论是单向还是双向,都可以选择球面调心球面座垫型或带球面座圈型。
3.优质钢 ― 采用可使轴承寿命最高延长80%的超清洁钢4. 高度的润滑脂技术 ― NSK的润滑剂技术可使润滑脂的寿命延长并提高轴承的性能5. 高品位钢球 ― 高速转动时安静且顺畅6. 利用选件中的套圈,可容许有安装误差。
用途:
推力球轴承的用途:只适用于承受一面轴向负荷、转速较低的机件上,例如起重机吊钩、立式水泵、立式离心机千斤顶、低速减速器等。轴承的轴圈、座圈和滚动体是分离的,可以分别装拆。
 

推力滚子轴承

推力滚子轴承是用于承受轴向载荷为主的轴、径向联合载荷,但径向载荷不得超过轴向载荷的 55% 。与其他推力滚子轴承相比,此种轴承摩擦因数较低,转速较高,并具有调心性能。
用途:
推力圆柱滚子轴承主要用于重型机床、大功率船用齿轮箱、石油钻机、立式电机等机械中。
 

圆柱滚子轴承

滚动体是圆柱滚子的向心滚动轴承。圆柱滚子轴承内部结构采用滚子呈平行排列,滚子之间装有间隔保持器或者隔离块,可以防止滚子的倾斜或滚子之间相互摩擦,有效防止了旋转扭矩的增加。

特点:

1. 滚子与滚道为线接触或修下线接触,径向承载能力大,适用于承受重负荷与冲击负荷。

2. 摩擦系数小,适合高速,极限转速接近深沟球轴承。

3. N型及NU型可轴向移动,能适应因热膨胀或安装误差引起的轴与外壳相对位置的变化,可作自由端支承使用。

4. 对轴或座孔的加工要求较高,轴承安装后外圈轴线相对偏斜要严加控制,以免造成接触应力集中。

5. 内圈或外圈可分离,便于安装和拆卸  。

用途:

大中型电动机、机车车辆、机床主轴内燃机发电机燃气涡轮机减速箱轧钢机、振动筛以及起重运输机械等。

 

四点接触球轴承

四点接触球轴承是一种分离型轴承,也可以说是一套轴承可承受双向轴向载荷的角接触球轴承。其内、外圈滚道是桃型的截面,当无载荷或是纯径向载荷作用时,钢球和套圈呈现为四点接触,这也是这个名称的由来。
四点接触球轴承的特点:
四点接触球轴承是可分离型结构,单个轴承可代替正面组合或背面组合的角接触球轴承。
可以承受径向负荷、双向轴向负荷,能限制两个方向的轴向位移,但比现规格的双列角接触球球轴承占用的轴向空间少。
四点接触球轴承与其它球轴承相比,当径向游隙相同时,轴向游隙较小,极限转速较高。
四点接触球轴承适用于承受纯轴向负荷或以轴向负荷为主的轴向、径向联合负荷。由于是双半内圈(或外圈),装球数量增多,具有较大的承载能力。
在正常工作状况下,该类轴承承受任何方向的轴向负荷时,都能形成一个接触角, 钢球与内、外滚道各接触于一点,避免接触区发生大的滑动摩擦。因此,轴承不宜承受以径向力为主和负荷。
 

推力圆柱滚子轴承

推力圆柱滚子轴承常组合成高刚度轴承配置,可以毫无困难地承受重载荷和振动载荷.
用途:
只适用于承受一面轴向负荷、转速较低的机件上,只适用于承受一面轴向负荷、转速较低的机件上,例如起重机吊钩、立时水泵、立时离心机、千斤顶、如起重机吊钩、立时水泵、立时离心机、千斤顶、低速减速器等。轴承的轴圈、座圈和滚动体是分离的,速减速器等。轴承的轴圈、座圈和滚动体是分离的,可以分别装拆。
 

推力滚针轴承

推力滚针轴承,有止推作用,轴向承载,转速低,可以有偏转。

 

推力圆锥滚子轴承

推力圆锥滚子轴承能形成轴向非常紧凑的轴承配置,这种轴承可承受很重的轴向载荷,对冲击载荷不敏感,而且刚性好。LYTBZ生产单向推力圆锥滚子轴承和双向圆锥滚子推力轴承 。螺钉固定轴承构成特殊设计的单向圆锥滚子推力轴承,并含满滚子。
特点:
这种轴承用于轧钢机螺钉固定轴承配置。LYTBZ推力圆锥滚子轴承在滚道和滚子之间有对数接触形线,保证轴承中的最佳应力分布,从而延长轴承寿命。
 

带座外球面球轴承

带座外球面轴承 (insert bearing with housing) 是将滚动轴承轴承座结合在一起的一种轴承单元。
带座外球面轴承 (Bearing Unit) 是将外球面轴承与轴承座结合在一起的一种轴承单元。大部分外球面轴承都是将外径做成球面,与带有球状内孔的轴承座安装在一起,结构形式多样,通用性和互换性好。

同时,此类轴承在设计上也具有一定调心性,易于安装,具有双重结构的密封装置,可以在恶劣的环境下工作。

来源:两机动力先行
ACT振动化学通用航空船舶冶金汽车电机材料控制
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首次发布时间:2023-12-18
最近编辑:4月前
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