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軸承作為航空發(fā)動機的轉(zhuǎn)動“關(guān)節(jié)”零部件，對于航空發(fā)動機的使用起著決定性的作用，軸承支撐著航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的整個核心部件，其航空發(fā)動機中最重要的軸承，通?？煞Q為主軸承。針對航空發(fā)動機軸承打滑原因以及相應(yīng)的防止打滑措施，本公司通過了解，分享知識如下。
航空發(fā)動機軸承打滑原因
航空燃氣渦輪發(fā)動機主軸用滾動軸承的游隙要比軸承規(guī)范中規(guī)定值大很多，特別是渦輪附近的軸承大得更多，因此，在發(fā)動機設(shè)計時，一定要慎重選用軸承的游隙。
航空發(fā)動機主軸軸承由于轉(zhuǎn)速高與負荷小，當飛機作機動飛行時，軸承上還可能出現(xiàn)輕載甚至零載。當飛機的飛行包線較大時，有時轉(zhuǎn)子軸向負荷會變方向，在變向的前后區(qū)間，作用在止推軸承滾珠軸承上的軸向負荷變得很小甚至為零。所有這些，均使軸承出現(xiàn)打滑。
滾動軸承中，滾子與內(nèi)外環(huán)滾道間應(yīng)該是滾動摩擦，當軸承出現(xiàn)打滑時，即滾子與滾道間出現(xiàn)滑動摩擦，摩擦系數(shù)劇增；當滾子與滾道間的油膜由于振動與高溫等原因而遭到破壞時，就出現(xiàn)金屬表面間的摩擦，使金屬表面出現(xiàn)局部擦痕，擦痕發(fā)展很快，破壞了滾子與滾道的原有形狀與光潔度，使軸承報廢。這種由于軸承打滑引起的故障，稱為“滑蹭損傷”。
在現(xiàn)有發(fā)動機中，主軸上的滾棒軸承最容易出現(xiàn)由于打滑而引起的滑蹭損傷，滾珠軸承由于轉(zhuǎn)子始終有由氣動力產(chǎn)生的軸向負荷作用，因而不易出現(xiàn)打滑。但是當轉(zhuǎn)子的軸向負荷在飛行中出現(xiàn)換向即軸向負荷由向前變?yōu)橄蚝?，或反之時，該滾珠軸承必定會出現(xiàn)打滑，并引起滑蹭損傷。例如斯貝發(fā)動機，在其民用型 MK512中，低壓轉(zhuǎn)子的止推軸承為一中介軸承，其外環(huán)固定于高壓軸內(nèi)在飛行中軸向負荷始終向后，因而從未出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。
但當它改進發(fā)展成為用于高速戰(zhàn)斗機的 MK202時，在飛行包線內(nèi)，作用于低壓轉(zhuǎn)子止推軸承的軸向負荷出現(xiàn)了換向，因而該軸承出現(xiàn)嚴重的打滑并引起滑蹭損傷現(xiàn)象。又如 RB211系列發(fā)動機22B、524、524D4D、535E4等型中，低壓轉(zhuǎn)子的止推軸承也是一中介軸承，在飛行中，該軸承出現(xiàn)換向現(xiàn)象，因而，引起滑蹭損傷，雖采取了防止打滑的措施，但從1972年到1988年的十幾年時間內(nèi)，仍不斷出現(xiàn)滑蹭損傷。
直到1988年在 RB211 524G以后的各型號上，才基本上解決了防止打滑的問題，其方法是將低壓轉(zhuǎn)子的卸荷腔封嚴環(huán)的直徑加大，使在飛行包線內(nèi)，作用于低壓轉(zhuǎn)子的軸向負荷始終向前，不出現(xiàn)換向現(xiàn)象。在RB211的后繼機型遄達800上，還在低壓渦輪軸后端增加了對滾珠軸承施加預(yù)載的軸向彈簧及小軸承。
滾動軸承由于打滑引起滑蹭損傷出現(xiàn)的時間很分散，短的可能僅工作幾小時甚至幾十分鐘，長的則可能幾百小時甚至更長。
在發(fā)動機設(shè)計時應(yīng)該對每個主軸承的工作條件進行分析，必要時在發(fā)動機發(fā)展試車時，對滾棒軸承是否打滑進行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測到的打滑度，考慮飛行條件的影響，采取防滑措施。另外，應(yīng)采取設(shè)計措施，確保作用于滾珠軸承的軸向負荷在飛行包線內(nèi)不會變向。
防止航空發(fā)動機主軸承打滑的措施
保持架在軸承內(nèi)環(huán)上定心，例如：R211低壓轉(zhuǎn)子滾珠軸承;橢圓軸承例如JT3D、JT8D、JT15D、CF680C2和 T700等發(fā)動機的滾棒軸承;三瓣外環(huán)軸承如CF680C2的滾棒軸承;噴油改為斜噴，使噴油方向?qū)χ３旨苄D(zhuǎn)方向；將滾棒軸承改為軸向彈簧加載的滾珠軸承例如J69發(fā)動機;用軸向彈簧對滾珠軸承施加軸向預(yù)載例如斯貝MK202低壓轉(zhuǎn)子止推軸承處與遄達800低壓渦輪后軸處;減小游隙例如阿伊20壓氣機前滾棒軸承等。
應(yīng)當注意，用減小游隙來防止軸承打滑是能起到作用的，但會帶來一些不利因素，因此不建議采用。蘇制阿伊20發(fā)動機壓氣機前滾棒軸承出現(xiàn)滑蹭故障后，將游隙改小，但幾年后，又恢復(fù)到原設(shè)計的游隙。
附件傳動機構(gòu)中的軸承，由于轉(zhuǎn)速稍低，而且始終有齒輪嚙合時的徑向負荷作用，因而不會出現(xiàn)打滑。但是，如果在高速傳動鏈中例如傳動油氣分離器、離心通風(fēng)器如中間惰輪、主動齒輪、從動齒輪的中心處于一條直線上時，作用于中間惰輪支承軸承上將無負荷，該軸承必然會打滑，因此，建議將該軸承改用滑動軸承，或?qū)⑷X輪輪心不處于一直線上。
