文档介绍：单转子双推力轴承轴向载荷测试研究单转子双推力轴承轴向载荷测试研究
李成刚李成刚郝兵郝兵
沈阳发动机设计研究所沈阳发动机设计研究所
摘要摘要
转子推力轴承寿命对发动机翻修寿命具有重要意义,世界上著名的发动机
公司对推力轴承轴向载荷均有明确要求,并明确规定:推力轴承的轴向载荷以
实测为准。在国内首次研究单转子双推力轴承的轴向载荷测试。
关键词:航空发动机轴向载荷
The life of the ball bearing is very important for the
overhauled life of the aeroengine, the famous panies
have clear demand for the axle loads of the ball bearing, and clear
regulate :The axle loads of the ball bearings were credit from the
test. In our country, the study be made at first time, single shaft
with two ball bearings.
Key words:aeroengine、axle load
引言引言
转子推力轴承寿命是限制发动机翻修寿命的关键零件之一。根据航空涡喷
涡扇涡轴涡浆发动机通用规范(JSGS-87231A,),“发动机推力轴
承应承受足够的推力载荷,以确保轴承在设计使用寿命期内满意地工作”。其中
轴向载荷过大和轻载打滑是引起轴承损坏的重要因素。为保证推力轴承有足够
的寿命,在发动机研制阶段,需要调整推力轴承的轴向载荷,使它在发动机所
有工况下的载荷大小都在给定范围内且不改变方向。到目前为止,国际上著名
发动机公司均明确规定:推力轴承轴向载荷以实测为准。
由于空间结构原因,不能使用大尺寸的推力轴承时,转子需使用两个推力
轴承来承担轴向载荷,本文就单转子双推力轴承的轴向载荷测试方法进行研
究。
结构受力分析结构受力分析
双推力轴承转子通常采用两推力轴承并排布置,一个推力轴承外刚套轴向
为刚性边界,以满足转子轴向定位要求,一个为轴向弹性边界,以满足转子最
大轴向载荷下,两个推力轴承承受轴向载荷可控。
图1为典型的双推力轴承结构,两个推力轴承实现转子定位和承受轴向载荷的
功能。
装配状态,两个推力轴承受大小相等方向相反的两个力,力的大小决定于
碟簧的刚度和装配压缩量,工作状态1号推力轴承载荷变化量决定于2号推力轴
承的轴向游隙;2号轴承工作过程中存在轴向载荷换向,载荷大小决定于转子
总轴向载荷与1号轴承轴向载荷。轴承受力变化过程见图2。
结构受力分析结构受力分析
图1 转子轴承布局图图2 推力轴承受力分析
测试方法测试方法
通常采用应变电测试推力轴承载荷。
系统改装
在2号轴承外刚套后加测力环,为防止摩擦力吃掉作用在测力环上的轴向
载荷而增大测试误差,轴承外环与轴承座之间采用间隙配合。设计了周向止动
装置,限制测力环和轴承外环相对于轴承座的周向游动。
测力环是靠轴向变形来测试轴向载荷,为减小由于测力环变形引起的转、静子
间间隙变化,并保证发动机安全,测力环设计了轴向变形保护装置,轴向变形
超限时,机械保护,测力环同时失去轴向载荷监测作用。测试改装见图3。
测试方法测试方法
图3 测试装配图
测试方法测试方法
力学分析
2号轴承外环双向压
紧,在发动机正常装配中,
通过碟形弹簧对1、2号轴承
施加大小相等、方向相反的
轴向载荷预载,当转子轴向
载荷大于预载时,2号轴承
受向后轴向载荷。测力环可
测试转子轴向载荷大于预载
状态载荷。当转子轴向载荷
小于预载时,测试失效。力图4 3号轴承轴向载荷测试力学模型
学分析模型见图4。
测试方法测试方法
由以上分析可得:
F=K1×△X3+K2×△X4 (1)
式中:F - 转子轴向载荷;
K1- 碟簧刚度;
K2- 测力环刚度;
△X3-碟簧总变形量;
△X4-测力环变形量。
其中△X3为装配蝶簧变形、2号轴承轴向游隙和测力环轴向位移量△X4的函
数。当△X4<0时,测试失效。
技术应用技术应用
在某型发动机双推理轴承载荷测试中,测试结果如下:
表1 某型发动机2号推力轴承轴向载荷测试结果
转速(rpm) 48000 49000 49500 50000 50500
测力环测量值(N) 265 314 345 375 414
转速(rpm) 51000 51500 51