Ložiska leteckých motorů
Ložiskotyp
Otáčky vřetena leteckého motoru jsou vysoké, teplota horkého konce je vysoká aložiskoMusí nést axiální zatížení a radiální zatížení, proto se ložiska dělí do dvou kategorií: axiální ložisko s otočným čepem a ložisko s plovoucím otočným čepem: axiální ložisko s otočným čepem obvykle používá tříbodové kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem k přenášení axiálního zatížení a regulaci axiální vůle rotujícího statoru; pohyblivá otočná ložiska nesou pouze radiální zatížení a protože se rotor v důsledku tepelné roztažnosti a smršťování pohybuje v axiálním směru,válečková ložiskaobvykle se používají bez okrajů na vnějším nebo vnitřním kroužku.
Převodovky pomocných leteckých motorů jsou obvykle poháněny čelními ozubenými koly a ložiska nesou pouze radiální zatížení a tepelná roztažnost rotoru je malá, takževálečková ložiskaakuličková ložiska s hlubokou drážkoujsou převážně vybírány.
Reduktorová převodovka přenáší velké množství výkonu, z nichž některé používají šikmá ozubená kola, a ložiska musí nést radiální i axiální zatížení, takževálečková ložiska, kuličková ložiska s hlubokou drážkoua tříbodovýkuličková ložiska s kosoúhlým stykemjsou převážně vybírány.
Letecké motory používají tříbodová kuličková ložiska s úhlovým stykem aválečková ložiska.
Tříbodová kuličková ložiska s úhlovým stykem
Když běží letecký motor, na vřeteno působí radiální a axiální zatížení. V bodě otáčení před vřetenem je obvykle umístěna sada kuličkových ložisek, která nesou radiální zatížení vytvořené superpozicí nevyvážené síly každého hřídele a vysokorychlostního otáčení a zároveň nesou rozdílné axiální zatížení mezi pneumatickou silou ventilátoru a kompresoru vpřed a pneumatickou silou vzad od turbíny.
Srovnání struktury kuličkových ložisek s hlubokou drážkou a tříbodových kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem. Střed vnitřní drážky kroužku tříbodového kuličkového ložiska s kosoúhlým stykem je vybaven axiální excentricitou Lo, což snižuje jeho axiální vůli Ga a velikost rotoru v axiálním směru a usnadňuje ovládání axiální vůle rotujícího kotouče motoru.
Tříbodové kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem má konstrukci s dvojitým polovičním vnitřním kroužkem a jeho oddělitelná konstrukce s polovičním vnitřním kroužkem umožňuje instalaci více kuliček, což výrazně zvyšuje únosnost.
Porovnání struktury kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem a tříbodových kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem: Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem mohou nést pouze jednosměrné axiální zatížení, pokud potřebují nést obousměrné axiální zatížení, je nutné je kombinovat, což zabere více místa a zvýší hmotnost. Dvojité a poloviční vnitřní kroužky tříbodových kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem mohou přímo nést obousměrné axiální zatížení, což může ušetřit asi 50 % místa a kvality ve srovnání s dvouřadými nebo skupinovými podpěrnými kuličkovými ložisky s kosoúhlým stykem a snadno se instalují, což je výhodné pro konstrukci motoru.
Klec a kulička tříbodového kuličkového ložiska s kosoúhlým stykem lze oddělit od vnějšího kroužku, takže lze použít jednodílnou pevnou klec, která má vyšší pevnost, je vhodná pro vysoké otáčky a snáze se s ní dosahuje vyšší přesnosti obrábění; zároveň tato konstrukce usnadňuje instalaci a kontrolu ložisek.
Ve srovnání s běžnými mechanickými válečkovými ložisky je průměr válečků válečkových ložisek leteckých motorů menší a jejich výhody jsou následující:
1) Může snížit odpor válce proti míchání oleje během vysokorychlostního provozu;
2) Setrvačná síla je malá;
3) Dostatečný kontaktní tlak lze udržet i při malé radiální síle, aby se zabránilo prokluzování válečků;
4) Protože lze oddělit feruli, válečky a klec, lze použít pevnou klec, která má lepší pevnost a stabilitu při vysokých rychlostech.
Válečková ložiskaLožiska bez příruby ve vnitřním kroužku mají obvykle větší šířku vnitřního kroužku, aby se vyrovnal axiální pohyb mezi vnitřním a vnějším kroužkem způsobený prodloužením způsobeným tepelnou roztažností mezi hřídelí a vnitřním kroužkem ložiska, a také relativní nesouosost mezi vnitřním a vnějším kroužkem způsobená axiální chybou montáže rotorové sestavy během montáže. Pokud je instalační prostor malý nebo existují zvláštní požadavky, lze místo bezpřírubového vnitřního kroužku použít přímo hřídel nebo ložiskové těleso.
Letecký motorválečková ložiskaČasto čelí provozním podmínkám s malým nebo žádným radiálním zatížením a velmi vysokou rychlostí otáčení, takže válečky jsou náchylné k prokluzování a tření. Aby se zabránilo prokluzování, často se k dosažení radiálního předpětí ložiska používají nekruhové oběžné dráhy a často se používá rozložení zatížení dvou typických nekruhových oběžných drah.
Materiál ložiska
Provozní teplota ložiska turbíny motoru je velmi vysoká a obvykle je nutné ložisko chladit mazacím olejem v množství několika litrů za minutu, ale provozní teplota ložiska může stále dosáhnout přibližně 250 °C.
Aby bylo možné splnit provozní podmínky za vysokých teplot, ložiskový kroužek se obvykle používá z oceli 8Cr4Mo4V (M50) a dalších vysokoteplotních ložiskových ocelí a je popouštěn za vysokých teplot. I když teplota ložiska po zastavení motoru dosáhne 400 °C, je stále zajištěn výkon ložiska. Pro dosažení únavové životnosti od valivého materiálu se obecně vyžaduje, aby povrchová tvrdost ložiskového materiálu byla při pokojové teplotě nejméně 60 HRC. Celková ocel 8Cr4Mo4V je tepelně zpevněna, ale houževnatost je nižší než houževnatost materiálu konstrukčního prvku, což vede k praskání ferule, když je odstředivá síla ferule a obvodové napětí hřídele velké. Proto hodnota dn přesahuje 2,5×106 mm·ot/min, ložiska musí být vyrobena z materiálu G13Cr4Mo4Ni4V (M50NiL), který má lepší houževnatost jádra.
Materiál klece ložisek leteckých motorů je obvykle vyroben z konstrukční oceli, jako je 40CrNiMoA (4030), a klec musí být postříbřena, aby se snížilo opotřebení během fáze spouštění. Valivý element je ze stejného materiálu jako ferule a jeho tvrdost je obecně stejná jako tvrdost ferule a v některých případech bude o 1 ~ 2 HRC vyšší než tvrdost ferule. Někdy se kulička používá také z keramických materiálů, jako je nitrid křemíku, oxid hlinitý a oxid zirkoničitý.
Čas zveřejnění: 8. června 2026
