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如果你是一個正在準備入職航空發(fā)動機設(shè)計所的職場新人，設(shè)計所的各個部門都在向你招手，請問你會心儀哪一處呢？
當然了，這肯定會牽扯到你在大學里學習的專業(yè)，你的興趣，你的愛好，你的能力等等，但是聽我一句勸，千萬別去軸承設(shè)計部門，不然未來可有你受的。
軸承，航空發(fā)動機里的關(guān)鍵零件
軸承可能各位朋友都見過，最常見的軸承大概就是下面的這個樣子，一般包括內(nèi)環(huán)（內(nèi)圈）、外環(huán)（外圈）、滾珠/滾棒（滾珠為球狀，滾棒為棒狀，可以統(tǒng)稱為滾子）、保持架等結(jié)構(gòu)組成，世界上比較著名的軸承生產(chǎn)制造商有瑞典的SKF公司和德國的FAG公司，而中國比較著名的軸承生產(chǎn)商則包括哈軸和洛軸等。
軸承是工業(yè)中很常見的一種零件
常見軸承的結(jié)構(gòu)
那么航空發(fā)動機里面為什么會用到軸承這個零件呢？？
首先，我們要知道軸承的功能是什么，軸承的功能用專業(yè)術(shù)語來講，就是在不約束物體特定某個方向上的旋轉(zhuǎn)自由度的同時，還能夠控制兩個物體之間的位置關(guān)系，說人話就是：讓一個物體在我需要他轉(zhuǎn)動的地方老老實實地轉(zhuǎn)動，而不是轉(zhuǎn)著轉(zhuǎn)著就不知道轉(zhuǎn)到哪里去了。
所以你看軸承的內(nèi)圈和外圈之間實際上是可以自由轉(zhuǎn)動的，但是如果你想讓內(nèi)圈上下左右平移卻根本無法做到，這就是軸承中的“動”與“不動”。
而航空發(fā)動機里面有一個轉(zhuǎn)動的大部件，叫做轉(zhuǎn)子，這些轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速很高，往往會達到一兩萬轉(zhuǎn)每分鐘，但是發(fā)動機本身是不轉(zhuǎn)的，所以航空發(fā)動機的一部分要轉(zhuǎn)，一部分不轉(zhuǎn)，這兩個部分之間就一定要有一個交界面，這個交界面就是軸承。
航空發(fā)動機中轉(zhuǎn)動與不轉(zhuǎn)動的部件
換言之，我們需要一個部件來牢牢地攥住高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，既要讓他正常旋轉(zhuǎn)，又不能讓它飛走，這個部件就是軸承。
軸承到底是怎么工作的？
為了要搞清楚航空發(fā)動機的軸承有多難設(shè)計，我們先不去說航空發(fā)動機有多高的轉(zhuǎn)速、多么惡劣的工作環(huán)境，我們先要了解一件事情：軸承到底是怎么工作的？
普通人理解的軸承工作過程應(yīng)該跟下面這個動圖差不多：
普通人理解的軸承運動的方式
就是很多個滾子支撐著外環(huán)，外環(huán)轉(zhuǎn)起來，就帶動著所有的滾子開始轉(zhuǎn)動——也就是說所有的滾子都會滾動在內(nèi)外環(huán)的相對運動下轉(zhuǎn)動起來，所以他們都是均勻受力，而且整個軸承都會運轉(zhuǎn)地嚴絲合縫。
但是事情真的是這樣嗎？顯然不是。
比如說我們用汽車舉例。汽車的車軸上也會使用軸承，但是顯然，四個車輪不僅需要轉(zhuǎn)動，還需要承載整個汽車的重量，所以承載車軸的軸承還會受到一個豎直方向上的力，而在這個豎直方向的力的作用下，軸承的受力遠遠不是上面這張動圖里面那么地簡單明了。
汽車車軸使用的軸承
我們看看下面這張圖，是軸承在真實工作狀態(tài)下的受力，可以發(fā)現(xiàn)，因為軸承承載的物體往往會受到豎直方向上的力，所以每個滾子受到的力并非是均勻的。
真實情況下軸承的受力
而且在很多情況下，由于軸承需要允許滾子的受熱膨脹，因此內(nèi)環(huán)、滾子還有外環(huán)，三樣東西并不是僅僅貼在一起的，而是在彼此之間留有一定的空隙，在豎直方向的力的作用下，很有可能軸承一圈數(shù)十個滾子，真正接觸的只有幾個。比如說下圖中，只有三四個滾子被內(nèi)外環(huán)壓緊，所以軸承內(nèi)外環(huán)之間的相對轉(zhuǎn)動，只會帶動這四個滾子滾動起來。
軸承往往只有幾個滾子會受力
那么其他滾子呢？難道就在那兒罷工不動了？
我們只要打開軸承，就會發(fā)現(xiàn)往往滾子并不是一個挨一個地擠在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間，而是又類似于豌豆莢一樣的東西包裹著滾子，我們可以通過下面兩張圖，分辨出來帶保持架和不帶保持架的滾子分別是什么樣的。
而所有滾子一起運動的場景應(yīng)該是這樣的：內(nèi)環(huán)和外環(huán)只壓緊了三五個滾子，帶動這幾個滾子開始轉(zhuǎn)動，并且撞擊保持架，使保持架轉(zhuǎn)動起來，轉(zhuǎn)動起來的保持架又去撞擊其他滾子，最后才一起運動起來。
另外，對于某些滾棒軸承而言，保持架并不是會乖乖地呆在內(nèi)外環(huán)之間，而是有可能上下浮動，所以保持架還有可能跟軸承內(nèi)外環(huán)發(fā)生碰撞。
滾棒軸承和其中的保持架
所以軸承工作起來簡單說就是一個字，“亂”：你壓我，我撞你，你撞他，他還撞他，幾十個零件就是在這小小的空間里面上演全武行，并且這可是在每秒鐘幾百轉(zhuǎn)的極高轉(zhuǎn)速下互相撞擊，所以軸承的困難之處就源于此。
下面我們接著看——為什么千萬不要去設(shè)計航空發(fā)動機軸承（下）
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