航空发动机轴承滑蹭损伤形貌分析

针对影响高速滚动轴承服役寿命关键因素之一的打滑蹭伤问题,通过观察宏观、微观形貌及轮廓分析等方法,对航空发动机服役后蹭伤轴承与未蹭伤轴承进行滑蹭损伤的形貌对比分析。结果表明:蹭伤轴承滚子覆着整周的色带,内圈呈现密布的剥落坑,且蹭伤表面存在烧伤层,内圈轮廓较未蹭伤轴承磨损更为严重。     

滚子轴承的打滑与防滑

本文讨论了打滑及蹭伤的机理,阐述了不同类型的防滑措施。着重介绍了内径150毫米椭圆轴承的试验研究情况,分析了外滚道不同椭圆度、外载荷、内环转速等因素对滚子毫米椭圆轴承的试验研究情况,分析了外滚道不同椭圆度、外载荷、内环转速等因素对滚子轴承打滑及蹭伤的影响。     

航空发动机主轴轴承失效模式分析

航空发动机圆柱滚子主轴承常常因为工作条件恶劣,发生失效。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱等对服役后的圆柱滚子轴承进行失效分析。结果表明:根据失效机制与微观形貌对失效模式,可以将圆柱滚子轴承的失效模式分为8种不同的失效模式,包括划伤和擦伤、打滑蹭伤、压坑凹坑、疲劳剥落、振纹、受热变色、内圈烧伤、保持架镀银层磨损。对打滑蹭伤、烧伤和保持架镀银层磨损等失效模式的轴承进行分析,结果表明:在打滑蹭伤的轴承表面发现O元素,表明打滑蹭伤过程中发生了氧化磨损;在烧伤轴承表面发现了Fe的氧化物FeO和Fe₂O₃,表明轴承在烧伤时温度较高,润滑油膜被破坏,滚子和内圈互相接触发生剧烈磨损;保持架表面银层脱落,部分磨损区域露出铜表面,表明保持架在服役过程中发生了摩擦磨损。     

基于ABAQUS的滚滑轴承温度场分析

滚滑轴承是一种用于承受重载冲击载荷的新型轴承,它由内、外圈以及交错分布于滚道的滚子和滑块组成。为了分析滚滑轴承运行过程中的温度场分布,运用有限元软件ABAQUS分别对装有螺旋弹性滚子、空心滚子和实心滚子的滚滑轴承在无润滑情况下进行温度场仿真。结合有限元仿真动画、温度场分布云图及相关历程数据,对轴承温度和单个滚子温度变化规律进行分析。得出装有螺旋弹性滚子的滚滑轴承具有温升较低和温度场分布均匀的结论。     

航空发动机主轴轴承表面粗糙度与滑蹭损伤关联性研究

针对某型航空发动机主轴轴承试车频发打滑蹭伤,采用抛修处理后附加试车中滑蹭率显著下降的现象,为探究表面粗糙度与滚动轴承滑蹭损伤的关联性,现场跟踪测量轴承从热装、跳动和漏油试验、转子的工艺平衡及总平衡后的真实表面粗糙度,并利用MDS和PCA统计学方法对测量数据进行分析。结果表明:总平衡结束后测得表面粗糙度数值要稍大于其他工序所得数据;轴承试车及附加试车发生的滑蹭大多集中分布在表面粗糙度值为0.04～0.06μm的区间内;MDS降维处理结果表明所有表面粗糙度数据之间能有效地保持联系,并具有高维数据的特征信息,可以验证数据的有效性;PCA降维处理结果则表明转子工艺平衡及总平衡工序引起的表面粗糙度变化对轴承滑蹭损伤的影响要大于其他工序。     

航空发动机主轴圆柱滚子轴承故障分析及改进设计

航空发动机主轴圆柱滚子轴承在高速、轻载工况下,因滚道对滚子的拖动力不足易发生打滑,产生滑蹭损伤,导致轴承失效。分析了轴承打滑机理,提出改进轴承游隙的措施,并通过分析轴承初始径向游隙对轴承寿命、发热量、拖动力的影响,确定合理的初始径向游隙。将游隙改进后的轴承进行试验验证,满足设计要求。     

滚动轴承打滑蹭伤微观分析

为进一步认识滚动轴承打滑蹭伤机制,借助X射线光电子能谱仪(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)、能谱分析仪(EDX)和X射线衍射分析仪(XRD)等手段,对打滑蹭伤轴承内圈滚道蹭伤带表面进行微观分析。结果表明:打滑蹭伤轴承内圈滚道蹭伤带表面磨损严重,粗糙度较大且发生氧化磨损形成了FeO,这可能是由于滚动轴承打滑蹭伤瞬间滚子与内圈滚道间润滑油膜遭到破坏,使两者发生了干摩擦;蹭伤带表面组织发生马氏体向奥氏体转变,且蹭伤带表面C元素含量较高,这可能是由于蹭伤瞬间形成的较高闪温达到奥氏体化温度,使得轴承内圈滚道表面发生奥氏体相变,随后润滑油迅速冷却作用使得奥氏体来不及完全转变成马氏体;由于残余奥氏体具有比马氏体更强的溶碳性,因而蹭伤带表面C元素含量较高。     

圆柱滚子轴承打滑蹭伤的表面烧伤行为研究

为深入了解滚动轴承烧伤机制,采用滚动轴承试验机模拟圆柱滚子轴承烧伤,并通过聚焦离子束扫描电子显微镜、轮廓仪、金相显微镜及显微硬度仪对烧伤轴承滚子和内圈进行分析。结果表明:圆柱滚子轴承发生打滑蹭伤后,主轴转速继续增大,轴承会发生烧伤;烧伤轴承滚子和内圈磨损严重,且呈大小不等的剥落坑和微裂纹,打滑蹭伤造成的烧伤层是二次淬火层。     

运用ABAQUS的滚滑轴承动态特性有限元分析

运用有限元软件ABAQUS分别对装有螺旋弹性滚子、空心滚子和实心滚子的滚滑轴承在无润滑情况下进行动态性能仿真。结合有限元仿真动画、接触应力云图及相关历程数据,对速度、外圈滚道顶部部分区域受力以及接触应力进行分析,得出装有螺旋弹性滚子的滚滑轴承具有良好运动协调性和接触振动特性的结论,为螺旋弹性滚子用于滚滑轴承提供了理论依据。     

循环冲击载荷作用下滚滑轴承滚子的润滑特性研究

为探究冲击载荷对滚滑轴承润滑性能的影响,设计一种轮子扁疤系统,以模拟轴承受到的循环冲击载荷,利用数值分析法对比研究冲击载荷作用下滚滑轴承的润滑特性及不同工况对滚滑轴承滚子润滑的影响。结果表明:滚滑轴承的滚子润滑受冲击载荷的影响小于滚动轴承;冲击载荷发生前,滚滑轴承滚子油膜有高于油膜中心压力的第二峰值压力,油膜出口区有明显缩颈现象,随冲击载荷的增大,第二峰值压力虽会逐渐减小,但不会消失;冲击载荷频率越大,最小油膜厚度越大,冲击载荷幅值越大,滚子油膜厚度越薄;滚子油膜厚度随润滑油黏度、转速的增加而增加。     

滚滑轴承摩擦力矩特性的仿真分析

轴承零件的摩擦力矩实测比较困难,为探究滚滑轴承摩擦力矩的变化规律及结构参数对其的影响,指导该新型轴承的结构设计,利用Abaqus软件对滚滑轴承进行了仿真分析.结果表明,滚滑轴承摩擦力矩呈现由小到大、再到小、最后进入稳定的变化规律;启动时,滚滑轴承摩擦力矩随径向游隙增大而增大、随滚子与滑块间的间隙增大而减小,滑块与内圈间的摩擦力矩随滑块内弧半径增大而增大,滑块与外圈间的摩擦力矩随滑块外弧半径增大而减小;进入稳定运动后,滚滑轴承摩擦力矩随径向游隙及滚子与滑块间的间隙增大而减小,滑块与内圈间的摩擦力矩随滑块内弧半径增大而增大,滑块与外圈间的摩擦力矩随滑块外弧半径增大而减小.     

基于虚拟样机技术的滚滑轴承动力学仿真分析

利用Pro/E软件建立了滚滑轴承的几何模型,并将其成功导入ADAMS软件进行了滚滑轴承的运动学和动力学仿真,得到了滚滑轴承在受载运动状态下滑块和滚子的受力及振动状况,对仿真结果进行了分析,验证了滚滑轴承的优点。     

基于ABAQUS的滚滑轴承静力学分析

滚滑轴承是一种由内圈、外圈、圆柱滚子和滑块组成的新型轴承,兼有滚动轴承和滑动轴承的优点。由于滑块作用增大了轴承承载能力,且滑块与内圈、外圈之间的润滑油膜能起到减小振动的作用,能有效地提高承载能力、降低磨损和延长使用寿命。基于ABAQUS有限元软件的隐式算法对圆柱滚子轴承和滚滑轴承进行多体接触静力学的仿真,并对仿真结果进行比较,得出滚滑轴承在静力作用下因能有效减轻零件的边缘应力而可承受更大载荷的结论。     

滚滑比对滚动轴承摩擦性能的影响研究

采用多重网格法进行了非牛顿流体的等温线接触弹流润滑和线接触热弹流润滑的数值计算,分析了热效应和不同圆柱滚子转速下的滚滑比对滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度和压力分布的影响;基于滚滑摩擦基础性能试验台,进行了试验并研究了不同圆柱滚子转速下滚滑比对圆柱滚子-轴承内圈摩擦副摩擦性能的影响。结果表明:滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度随着滚滑比的增大不断减小,随着圆柱滚子转速的增大不断增大,且线接触热弹流润滑工况下的润滑油的油膜厚度明显小于等温线接触弹流润滑工况下的油膜厚度;随着圆柱滚子转速的增加,油膜压力不断降低,当圆柱滚子转速较大时,油膜压力受转速影响较小;在不同的圆柱滚子转速下,圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的摩擦系数随着滚滑比的增大而增大。     

高速轴承滑蹭试验台设计及动态特性分析

打滑蹭伤是制约高速滚动轴承工作性能和服役寿命的关键问题之一。高速轴承工作时往往还伴随高温、振动等严苛工作条件,开发高速轴承在高温、激振环境下的滑蹭模拟试验台有助于实验研究高速轴承在复杂工况下的打滑蹭伤机理。采用双电主轴分别驱动轴承内圈和滚动体试样,模拟在不同滑差率、径向载荷、转速、激振载荷、温度、润滑等工况条件下,轴承内圈与滚动体试样之间的动态接触。讨论了试验台工作原理和结构设计,利用ANSYS Workbench对试验台主轴进行了模态分析,调查其固有频率,并分析了激振载荷对主轴变形的影响,为试验台的参数设置提供依据。     

考虑表面粗糙效应的高速滚子轴承拟动力学分析

通过将部分弹性流体动力润滑理论引入高速滚子轴承拟动力学分析中，形成两者之间的耦合分析方法，详细分析了高速滚子轴承各运行工况参数和摩擦学参数，尤其是迄今为止高速轴承分析中较少涉及的表面粗糙度效应对轴承运动性能的影响，并在此研究的基础上拟合出可为工程设计所用的计算轴承保持架滑差率的经验公式     

内外围相对倾斜对圆柱滚子轴承承载能力的影响分析

研究了由于转子弯曲引起的圆柱滚子轴承内外圈相对倾斜，以及轴承游隙与滚子修缘圆弧半径对轴承载荷分布的影响，并进行了数值计算和结果分析，提出了解决因轴承内外圈相对倾斜对轴承承载能力的影响问题的有效途径。     

高速圆柱滚子轴承非线性刚度分析

在航空发动机高速圆柱滚子轴承拟静力学分析基础上，建立基于轴承径向游隙的高速圆柱滚子轴承非线性刚度计算模型，分析了轴承内、外圈转速对高速圆柱滚子轴承工作径向游隙影响的关系，并对高速圆柱滚子轴承非线性刚度特性进行了研究，最后就某型号航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承进行了实例计算与分析，得出在满足主机支承刚度条件下的合理高速圆柱滚子轴承工作径向游隙使用范围。     

基于非理想Hertz线接触特性的圆柱滚子轴承局部故障动力学建模

传统方法对圆柱滚子轴承局部故障动力学的分析都是基于Hertz线接触理论,然而当轴承的滚子为凸度形状时,滚子素线不为直线,滚子与滚道之间的接触问题已经超出Hertz线接触理论的范畴。针对这个问题,以滚道表面存在局部故障的圆柱滚子轴承为研究对象,提出考虑滚动体与内外圈滚道之间非理想Hertz线接触特性和时变位移激励的圆柱滚子轴承局部故障动力学模型,研究位移激励形式和局部故障尺寸对圆柱滚子轴承振动特性的影响规律。研究表明,该模型能克服传统的线接触经验公式无法考虑滚子与滚道曲率的缺点,能更加准确反映圆柱滚子轴承滚道表面局部故障与滚动体接触的实际情况,为滚动轴承早期局部故障动力学分析和诊断工作提供新的计算方法和一些有价值的结论。     

Sn-Ag-Cu/金属陶瓷自润滑轴承滚子高温滚阻特性研究燕松山

以Sn-Ag-Cu/金属陶瓷高温内梯度润滑层材料制备的高温自润滑圆柱滚子及推力滚子轴承为研究对象,通过实验考察该自润滑滚子轴承的高温滚阻系数,分析不同载荷条件对轴承高温滚阻特性的影响机制。研究结果表明：600 ℃下,自润滑滚子中的润滑剂组分到达接触摩擦表面,在滚子及滚道表面形成了高温润滑膜,从而保证了较低的滚阻系数;高温滚阻系数受载荷大小的影响,当轴承实验载荷在100~200 N区间内时,摩擦因数在0.02以下,而当载荷上升到300 N时其摩擦因数上升到0.05;随着载荷的增大,轴承接触表面的润滑膜完整性下降,滚子与滚道接触表面黏着现象加剧,并极大地影响轴承的滚阻特性,且黏着是导致润滑膜破坏和轴承滚阻上升的主要原因。