航空發(fā)動機(jī)高速滾動軸承力學(xué)特性研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空發(fā)動機(jī)的性能不斷提高。滾動軸承作為航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)廣泛采用的一種支承，其力學(xué)特性對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力特性有重要的影響，尤其是高速下更為顯著。因此，為了滿足新一代先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)研制的需要，進(jìn)行航空發(fā)動機(jī)高速滾動軸承的研究十分必要。本文圍繞航空發(fā)動機(jī)高速滾動軸承的力學(xué)特性，開展了以下工作： （1）分別采用擬動力學(xué)法和有限元法，建立了滾動軸承力學(xué)分析模型，研究了滾動軸承的載荷分布特性，分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和載荷參

2、數(shù)對其接觸角、變形、接觸剛度和極限轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較表明：兩種算法所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，有限元法在計(jì)算精度方面具有優(yōu)勢，而擬動力學(xué)法在計(jì)算效率方面具有優(yōu)勢。 （2）基于彈流潤滑理論，研究了滾動軸承的最小油膜厚度和油膜剛度特性，分析了不同載荷參數(shù)對它們的影響規(guī)律。將油膜剛度和接觸剛度組合，推導(dǎo)了滾動軸承的綜合剛度，提出了滾動軸承等效剛度的概念和計(jì)算方法。以某微型發(fā)動機(jī)采用的陶瓷滾動軸承為例，測量了它的

3、等效剛度和阻尼。研究表明：在一定安裝、潤滑和預(yù)緊條件下，當(dāng)頻率比 時，軸承等效剛度隨著轉(zhuǎn)速的升高而升高。 （3）考慮滾珠和徑向游隙等因素的影響，對滾動軸承疲勞壽命的計(jì)算公式進(jìn)行了修正。研究表明：滾珠對軸承疲勞壽命有一定影響，不考慮滾珠影響會使計(jì)算結(jié)果偏高。根據(jù)修正公式，分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和載荷參數(shù)對滾動軸承疲勞壽命的影響規(guī)律，提出了提高軸承疲勞壽命的方法和措施。建立了滾動軸承滑動分析模型，研究了滾珠自轉(zhuǎn)角速度和滑動速度的變化規(guī)

4、律，提出了防止軸承打滑的方法和措施。 （4）在Hertz接觸理論和軸承運(yùn)動學(xué)的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了滾動軸承非線性軸承力，建立了滾動軸承非線性振動的分析模型，研究了滾動軸承變剛度振動、表面波紋度對系統(tǒng)動力特性的影響規(guī)律。研究表明：滾動軸承的非線性軸承力會誘發(fā)變剛度振動；通過適當(dāng)?shù)剡x取轉(zhuǎn)速、阻尼、游隙和徑向力等參數(shù)，可以降低滾動軸承系統(tǒng)的非周期振動；由幾何缺陷引起的滾動軸承波紋度，是導(dǎo)致軸承系統(tǒng)振動的主要因素之一。建立了一種滾動軸承——