aktualności

Łożyska silników lotniczych

Łożyskotyp

Prędkość wrzeciona silnika lotniczego jest wysoka, temperatura gorącego końca jest wysoka, ałożyskomusi przenosić obciążenie osiowe i promieniowe, dlatego łożysko dzieli się na dwie kategorie: łożysko oporowe i łożysko pływające. Łożysko oporowe zazwyczaj wykorzystuje trzypunktowe łożysko kulkowe skośne do przenoszenia obciążenia osiowego i kontrolowania luzu osiowego obracającego się stojana. Łożyska ruchome przenoszą tylko obciążenia promieniowe, ponieważ wirnik będzie się poruszał w kierunku osiowym ze względu na rozszerzalność i kurczliwość cieplną.łożyska wałeczkowe walcoweZwykle stosuje się te, które nie mają obramowania na pierścieniu zewnętrznym lub wewnętrznym.

 

Przekładnie pomocnicze silników lotniczych są zwykle napędzane za pomocą kół zębatych walcowych, a łożyska przenoszą tylko obciążenia promieniowe, a rozszerzalność cieplna wirnika jest niewielka, dlategołożyska wałeczkowe walcoweIłożyska kulkowe głęboko rowkowesą głównie wybierane.

 

Przekładnia redukcyjna przenosi dużą moc, z której niektóre wykorzystują koła zębate śrubowe, a łożyska muszą przenosić obciążenia zarówno promieniowe, jak i osiowe, dlategołożyska wałeczkowe walcowe, łożyska kulkowe głęboko rowkowei trzy punktyłożyska kulkowe skośnesą głównie wybierane.

 

Silniki lotnicze wykorzystują łożyska kulkowe skośne o trzech punktach styku iłożyska wałeczkowe walcowe.

Łożyska kulkowe skośne trzypunktowe

Podczas pracy silnika lotniczego na wrzeciono działa obciążenie promieniowe i osiowe. W punkcie podparcia przed wrzecionem zwykle umieszcza się zestaw łożysk kulkowych, które przenoszą obciążenie promieniowe powstałe w wyniku superpozycji niezrównoważonej siły każdego wału i obrotów o dużej prędkości, a jednocześnie przenoszą różnicę obciążeń osiowych między siłą pneumatyczną wentylatora i sprężarki działającą do przodu a siłą pneumatyczną działającą do tyłu turbiny.

 

Porównanie budowy łożysk kulkowych zwykłych i łożysk kulkowych skośnych trzypunktowych: środek rowka pierścienia wewnętrznego łożyska kulkowego skośnego trzypunktowego jest wyposażony w mimośród osiowy Lo, który sprawia, że ​​jego luz osiowy Ga i wielkość wirnika w kierunku osiowym są mniejsze i łatwiej jest kontrolować luz osiowy obracającego się cylindra silnika.

 

Trzypunktowe łożysko kulkowe skośne ma konstrukcję z podwójnym pierścieniem wewnętrznym, a jego konstrukcja z rozłącznym pierścieniem wewnętrznym umożliwia montaż większej liczby kulek, co znacznie zwiększa nośność.

 

Porównanie budowy łożysk kulkowych skośnych i trzypunktowych łożysk kulkowych skośnych. Łożyska kulkowe skośne mogą przenosić tylko jednostronne obciążenia osiowe. Jeśli muszą przenosić dwukierunkowe obciążenia osiowe, należy je połączyć, co zajmie więcej miejsca i zwiększy masę. Podwójne i półpierścienie wewnętrzne trzypunktowych łożysk kulkowych skośnych mogą bezpośrednio przenosić dwukierunkowe obciążenia osiowe, co pozwala zaoszczędzić około 50% miejsca i jakości w porównaniu z dwurzędowymi lub grupowymi łożyskami kulkowymi skośnymi. Są łatwe w montażu, co jest wygodne przy projektowaniu silników.

 

Zespół koszyka i kulek trzypunktowego łożyska kulkowego skośnego można oddzielić od pierścienia zewnętrznego, dzięki czemu można zastosować jednoczęściowy, solidny koszyk, który jest bardziej wytrzymały, odpowiedni do dużych prędkości obrotowych i umożliwia łatwiejsze uzyskanie wyższej dokładności obróbki. Jednocześnie taka konstrukcja ułatwia montaż i kontrolę łożysk.

 

Łożyska walcowe

W porównaniu ze zwykłymi mechanicznymi łożyskami wałeczkowymi walcowymi średnica wałka łożysk wałeczkowych silników lotniczych jest mniejsza, a ich zalety są następujące:

1) Może zmniejszyć opór mieszania oleju na walcu podczas pracy z dużą prędkością;

2) Siła bezwładności jest niewielka;

3) Przy małej sile promieniowej można utrzymać wystarczający nacisk styku, aby zapobiec poślizgowi rolek;

4) Ponieważ elementy tulei, rolki i koszyka można rozdzielić, możliwe jest zastosowanie solidnego koszyka, który charakteryzuje się większą wytrzymałością i stabilnością przy dużych prędkościach.

 

Łożyska walcoweŁożyska bez kołnierza w pierścieniu wewnętrznym zazwyczaj mają większą szerokość pierścienia wewnętrznego, aby zniwelować ruch osiowy między pierścieniami wewnętrznym i zewnętrznym spowodowany wydłużeniem spowodowanym rozszerzalnością cieplną między wałem a pierścieniem wewnętrznym łożyska, a także względną niewspółosiowość między pierścieniami wewnętrznym i zewnętrznym, spowodowaną błędem montażu osiowego zespołu wirnika podczas montażu. Jeśli przestrzeń montażowa jest ograniczona lub występują specjalne wymagania, zamiast pierścienia wewnętrznego bez kołnierza można zastosować bezpośrednio wał lub obudowę łożyska.

 

Silnik lotniczyłożyska wałeczkowe walcoweCzęsto pracują w warunkach małego lub zerowego obciążenia promieniowego, a prędkość obrotowa jest bardzo wysoka. Wałki są podatne na poślizg i tarcie. Aby zapobiec poślizgowi, często stosuje się bieżnie niekołowe w celu realizacji promieniowego napięcia wstępnego łożyska, a także rozkład obciążenia dwóch typowych łożysk z bieżniami niekołowymi.

 

Materiał łożyska

Temperatura otoczenia, w którym pracuje łożysko turbiny silnika, jest bardzo wysoka i zazwyczaj konieczne jest chłodzenie łożyska ilością oleju smarującego rzędu kilku litrów na minutę, jednak temperatura robocza łożyska może sięgać około 250 °C.

 

Aby sprostać warunkom pracy w wysokich temperaturach, pierścień łożyska zwykle wykorzystuje stal 8Cr4Mo4V (M50) i inną stal łożyskową odporną na wysokie temperatury, a następnie poddaje się go odpuszczaniu w wysokiej temperaturze, dzięki czemu nawet jeśli temperatura łożyska osiągnie 400°C po zatrzymaniu silnika, nadal można zapewnić wydajność łożyska. Aby spełnić wymagania dotyczące trwałości zmęczeniowej toczenia, twardość powierzchni materiału łożyska musi wynosić co najmniej 60 HRC w temperaturze pokojowej, a cała stal 8Cr4Mo4V jest utwardzana przez obróbkę cieplną, ale jej wytrzymałość jest niższa niż wytrzymałość materiału elementu konstrukcyjnego, co prowadzi do pękania tulei, gdy siła odśrodkowa tulei i naprężenie obwodowe wału są duże. Dlatego wartość dn przekracza 2,5×106 mm · obr./min. Łożyska muszą być wykonane z materiału G13Cr4Mo4Ni4V (M50NiL), który ma lepszą wytrzymałość rdzenia.

 

Materiał koszyka łożysk silników lotniczych jest zazwyczaj wykonany ze stali konstrukcyjnej, takiej jak 40CrNiMoA (4030), a koszyk musi być posrebrzany, aby zmniejszyć zużycie podczas rozruchu. Element toczny jest wykonany z tego samego materiału co tuleja, a jego twardość jest zazwyczaj taka sama jak tuleja, a w niektórych przypadkach jest o 1–2 HRC wyższa niż tuleja. Czasami kulka jest również wykonana z materiałów ceramicznych, takich jak azotek krzemu, tlenek glinu i tlenek cyrkonu.