滚子轴承打滑蹭伤因素及轴承防滑措施
一、什么是滚子轴承打滑?
当轴承在工作时,滚子应在内、外环滚道上做纯滚动的运动。如果要求驱动滚子保持架有足够的拖动力,就可以克服其阻力,当滚子拖动力不足以克服阻力时,这时,除了滚动之外,还会伴随着一些滑动,而这种相对于内环(或者外环)出现的运转速度差,就为打滑。
二、造成滚子轴承打滑蹭伤的因素是什么?
滚子轴承打滑是蹭伤轴承的必要条件,但是出现打滑未必一定会引起表面蹭伤。
造成滚子轴承打滑蹭伤的一些因素有,如轴的振动和交变载荷,产生一种可以撕破润滑油膜的力而导致工作面的部分区域上出现蹭伤。轴承蹭伤与疲劳剥落相比 , 蹭伤的深度较浅 , 呈带状;而与正常工作面相比 , 则它又比较粗糙 , 凹凸不平 。
因此可以想象,打滑蹭伤是在润滑油膜被破坏后,由于金属凹凸不平的粗糙表面的相互作用,最终引起材料转移的结果。有的材料被“沾去”,形成麻坑;而沾得较多的部位则突出原始表面之上。另外,工作面上有的部位被蹭伤,有的部位没蹭伤,这是与交变负荷及袖膜被破坏的程度有密切关系。严重时,由于滚子与内环间产生过大的摩擦热量,使内环膨胀,减小了径向游隙,以致使轴承卡死。
三、采取怎么的措施能够预防滚子轴承打滑?也就是防滑措施
1、减少滚子数和减小滚子直径
滚子是由旋转环所跑动,在强度允许的情况下,减少它的重量,达到减少惯性阻力的目的。对防止和减少滑动就变得十分重要。采用这一措施较简单,仅需臧少它的数量和直径就能达到。在航空涡轮发动机中,由于外载荷不大的特点,因此,接触疲劳已不是滚子的主要破坏因素。
按常规标准的轴承尺寸余度还是大的,一般认为滚子数量减少50%,而直径缩小25%以后,依然不影响它的接触疲劳寿命。不少发动机已采用这一措施,例如,斯贝发动机主轴承就是这种类型,不仅滚子明显稀疏,而且尺寸小巧。
2、选择合理结构和减轻保持架重量
保持架除了在强度允许的情况下,尽量减少它的重量之外,还应考虑它的本身特性;例如,应当避免其共振、高速旋转阻力等。
保持架引导方式在高速轴承中也是十分重要的因素。如果保持架的不平衡量控制妥当的话,保持架由外引导改为内引导,对于减少打滑也是十分有利的。因为外引导,保持架和轴承的引导面之间的相对运动,滑油膜形成一一个粘性阻力,而内引导却相反,保持架和引导面之间的滑油膜粘性力则变为拖动力。这样,粘性阻力变成拖动着保持架旋转的力。两者之差也是不可忽视的。
3、环下供油
采用环下供油的优点是带走了轴承的发热,同时使搅拌引起的额外损失最小。又如把外环带挡边改为内环带挡边,无疑也是可以减少搅拌的阻力。
4、采用空心滚子预负荷轴承
采用空心滚子它能对所有滚子施加预负荷,使所有区域皆无滑动。由于涡轮发动机转子轴承工作转速和温度范围较广,故选择合适的预负荷应当谨慎。即使在很低的外加负荷下,过大的预负荷仍然会使滚子过早破坏。
常见的破坏形式是弯曲疲劳。典型的空心滚子,外径和内径之比为2,最大的孔弯曲应力应低于25000磅/英寸;内外径的同心度应保持在0.005毫米。
5、采用椭圆轴承
采用椭圆轴承是最常见的防滑形式,一般有双瓣和三瓣两种结构。以双瓣椭圆轴承为例,谈谈它的结构和防滑机理。这种轴承一般外环外径为椭圆,外环内径(滚道)及轴承座皆为圆形。装配后,外环滚道变成了椭圆,即对滚子加了预负荷。
也就是说使椭圆滚道的短半轴处滚子与滚道间的径向游隙消除了(形成过盈),使滚子受到压缩。但是,给出椭圆度的方法会降低轴承的疲劳寿命,所以,在使用中有必要考虑最佳椭圆度的选取问题。