航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)，包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)、滾動(dòng)體、保持架，外環(huán)與內(nèi)環(huán)間為滾動(dòng)體的滾動(dòng)空間，所述外環(huán)的內(nèi)滾道面包括多個(gè)向所述外環(huán)的內(nèi)側(cè)突出的凸起部，所述多個(gè)凸起部依次連接，在相鄰兩個(gè)所述凸起部的連接處形成凹部；其特征在于：所述凸起部處的滾道軸向?qū)挾认鄳?yīng)變大；所述凹部處的滾道軸向?qū)挾认鄳?yīng)變小。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：本實(shí)用新型把外環(huán)設(shè)計(jì)成三瓣坡結(jié)構(gòu)，增加滾動(dòng)體的預(yù)載荷，防止輕載打滑故障，滾道寬度的變化可保證在軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾道徑向?qū)挾容^小時(shí)，該處潤(rùn)滑油充分，避免滾動(dòng)體損壞。
【專利說(shuō)明】航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及軸承，具體說(shuō)是一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承。
技術(shù)背景
[0002]航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承一般裝配在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件或一個(gè)零件固定、一個(gè)零件旋轉(zhuǎn)之間，起到支撐作用，主要承受徑向載荷、軸向載荷或者承受軸向、徑向兩種載荷。一旦軸承損壞，必然導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)件不平衡量增大，進(jìn)而引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)故障。目前，國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承的設(shè)計(jì)多是20世紀(jì)70、80年代的設(shè)計(jì)思路，先根據(jù)軸承安裝部位計(jì)算軸承內(nèi)外環(huán)的直徑及寬度，再進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，而依據(jù)這種思路設(shè)計(jì)成的內(nèi)外、外環(huán)多是采用圓形設(shè)計(jì)，如圖1所示外環(huán)、內(nèi)環(huán)實(shí)例，圖中，101為內(nèi)環(huán)，201為外環(huán)，301為滾動(dòng)體，401為保持架，這種類(lèi)型的軸承內(nèi)、外環(huán)采用同心圓型設(shè)計(jì)，不具備給滾動(dòng)體施加預(yù)載荷能力，在載荷較輕的情況下易使軸承出現(xiàn)輕載打滑故障，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障。其原因?yàn)?滾動(dòng)體與套圈滾道接觸時(shí)，在極輕的接觸載荷下(或在過(guò)量的潤(rùn)滑條件)，受慣性力的影響，會(huì)造成兩運(yùn)動(dòng)著的接觸件各自接觸點(diǎn)的線速度存在差異，此時(shí)將在兩接觸體間出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，造成接觸表面出現(xiàn)蹭傷，該現(xiàn)象稱為輕載打滑。在滾子軸承中出現(xiàn)輕載打滑是拖動(dòng)力過(guò)小造成的。軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是依靠主動(dòng)套圈與滾動(dòng)體之問(wèn)所產(chǎn)生的拖動(dòng)力，帶動(dòng)滾動(dòng)體和保持架組件運(yùn)轉(zhuǎn)。如若拖動(dòng)力小于作用在滾動(dòng)體與保持架組件上的各種阻力之和，則套圈滾道與滾動(dòng)體之間會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的打滑現(xiàn)象，導(dǎo)致接觸表面的蹭傷。軸承所需拖動(dòng)力與軸承的類(lèi)型和尺寸有關(guān)，軸承越大，則所需拖動(dòng)力也越大。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，其主軸軸承的尺寸向大的方向發(fā)展，而整個(gè)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量則向輕量化發(fā)展，因而作用于每個(gè)主軸軸承的徑向負(fù)荷反而減小，導(dǎo)致拖動(dòng)力的降低。可是航空發(fā)動(dòng)機(jī)要向高速化發(fā)展，滾動(dòng)體的離心力會(huì)不斷增大，增加了在靜止外圈上的作用力，但減少了滾動(dòng)體與作為主動(dòng)套圈的內(nèi)圈滾道之間的負(fù)荷，更增加了輕載打滑的可能性。
[0003]從故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)看，絕大部分發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承故障問(wèn)題，都是由軸承輕載打滑造成的。因此，防止主軸承輕載打滑，成為設(shè)計(jì)軸承的主要參數(shù)，特別是外壞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，也成為軸承設(shè)計(jì)中的重中之重。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01110257011.4公開(kāi)了一種軸承，包括軸承外圈(1)、滾動(dòng)體
(3)、軸承內(nèi)圈(4)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，軸承外圈⑴的內(nèi)滾道面包括多個(gè)向軸承外圈⑴的內(nèi)側(cè)突出的凸起部(11)，多個(gè)凸起部(11)依次連接，在相鄰兩個(gè)凸起部(11)的連接處形成凹部
(12)。該專利采用了在軸承外圈設(shè)置凸起部或凹部的結(jié)構(gòu)，能緩解輕載打滑問(wèn)題，但該專利沒(méi)有考慮到在滾道尺寸縮小處，即凸起部，由于滾動(dòng)體與內(nèi)環(huán)、外環(huán)距離較近，潤(rùn)滑油被擠出，往往造成該處潤(rùn)滑不好，齒輪滾動(dòng)體損壞的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型通過(guò)優(yōu)化軸承外環(huán)設(shè)計(jì)，把外環(huán)設(shè)計(jì)成三瓣坡結(jié)構(gòu)，增加給滾動(dòng)體的預(yù)載荷，防止輕載打滑故障，提高軸承可靠性。具體技術(shù)方案如下:
[0006]一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)，包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)、滾動(dòng)體、保持架，外環(huán)與內(nèi)環(huán)間為滾動(dòng)體的滾動(dòng)空間，所述外環(huán)的內(nèi)滾道面包括多個(gè)向所述外環(huán)的內(nèi)側(cè)突出的凸起部，所述多個(gè)凸起部依次連接，在相鄰兩個(gè)所述凸起部的連接處形成凹部；所述凸起部處的滾道軸向?qū)挾认鄳?yīng)變大；所述凹部處的滾道軸向?qū)挾认鄳?yīng)變小。
[0007]軸承的外環(huán)內(nèi)徑尺寸不是定值，軸承的內(nèi)環(huán)外徑尺寸也不是定值，當(dāng)外環(huán)內(nèi)徑尺寸變大時(shí)，相應(yīng)位置的軸承的內(nèi)環(huán)外徑尺寸變大；當(dāng)外環(huán)內(nèi)徑尺寸變小時(shí)，相應(yīng)位置的軸承的內(nèi)環(huán)外徑尺寸變小；所述內(nèi)環(huán)外徑與外環(huán)間的距離不是定置，當(dāng)所述距離變小時(shí)，所述位置的外環(huán)內(nèi)側(cè)滾道的尺寸變大；反之亦然。
[0008]外環(huán)內(nèi)徑尺寸變化值、內(nèi)環(huán)外徑尺寸變化值小于或等于百分之5。
[0009]外環(huán)內(nèi)徑尺寸變化范圍為多處，均勻分布。
[0010]外環(huán)內(nèi)徑尺寸變化范圍為3處。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型把外環(huán)設(shè)計(jì)成三瓣坡結(jié)構(gòu)，增加滾動(dòng)體的預(yù)載荷，防止輕載打滑故障，于此同時(shí)，在相應(yīng)位置調(diào)整滾道寬度，保證軸承潤(rùn)滑，提高軸承可靠性。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算驗(yàn)證，能夠達(dá)到預(yù)期目的，它可以大幅度提高軸承可靠性。
[0012]以一種發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承為例，該軸承無(wú)三瓣坡結(jié)構(gòu)，經(jīng)常出現(xiàn)輕載打滑故障，軸承報(bào)廢率較高，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，因輕載打滑故障報(bào)廢率高達(dá)20%，而采用外環(huán)防止輕載打滑設(shè)計(jì)后，計(jì)算仿真得出軸承在裝配時(shí)獲得一定的預(yù)載荷，使軸承性能提高。外環(huán)三瓣坡設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在該發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用結(jié)果也表明，這種結(jié)構(gòu)能提高軸承的工作可靠性，目前在該發(fā)動(dòng)機(jī)上沒(méi)有發(fā)生因該軸承故障而導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)返廠修理。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的軸承結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為外環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖具體說(shuō)明本實(shí)用新型，在圖2中，A代表外環(huán)理論輪廓線外徑，其中1-6圓弧、2-3圓弧、4-5圓弧代表外環(huán)外徑較大點(diǎn)，形成凹部，1-2圓弧、3_4圓弧、5_6圓弧代表外環(huán)外徑較小點(diǎn)，形成凸起部出和D代表軸承實(shí)際工作的滾道曲線的較大點(diǎn)的假想直徑和較小點(diǎn)假想直徑，C代表外環(huán)滾道理論輪廓線內(nèi)徑；7-12圓弧、8-9圓弧、10-11圓弧為滾道尺寸的較大點(diǎn)，7-8圓弧、9-10圓弧、11-12圓弧為滾道尺寸的較小點(diǎn)。所述凸起部處的滾道寬度L相應(yīng)變大；所述凹部處的滾道寬度相應(yīng)變小。滾道寬度的變化可保證在軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾道徑向?qū)挾容^小時(shí)，該處潤(rùn)滑油充分，避免滾動(dòng)體損壞。
[0017]針對(duì)所有帶3個(gè)或3個(gè)以上滾動(dòng)體的工作條件，通過(guò)采用帶有三瓣坡外圈滾道的彈性外圈設(shè)計(jì)，可給內(nèi)圈滾道上的滾動(dòng)體施加載荷，進(jìn)而使外環(huán)滾道上的滾動(dòng)體打滑降到最低。
[0018]普通軸承的設(shè)計(jì)是圓形設(shè)計(jì)，與本實(shí)用新型的差別在于三瓣坡結(jié)構(gòu)的軸承外環(huán)具有外徑最大點(diǎn)和最小點(diǎn)，而普通軸承則沒(méi)有最大點(diǎn)和最小點(diǎn)。
[0019]該實(shí)施例為三段變化范圍，可根據(jù)實(shí)際需求，均勻設(shè)置多個(gè)變化范圍。
[0020]在軸承正常工作過(guò)程中，三瓣坡結(jié)構(gòu)的外環(huán)能給軸承(滾動(dòng)體)一個(gè)預(yù)載荷，增大了依靠主動(dòng)套圈與滾動(dòng)體之間所產(chǎn)生的拖動(dòng)力，防止輕載打滑，降低了軸承輕載打滑故障率。
[0021]軸承外環(huán)內(nèi)徑參數(shù)是決定軸承性能的一個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，對(duì)軸承輕載打滑故障影響尤為明顯，為了降低軸承的輕載打滑故障率，需給軸承一個(gè)預(yù)載荷，而這個(gè)預(yù)載荷通過(guò)外環(huán)設(shè)計(jì)成三瓣坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行施加，進(jìn)而降低輕載打滑故障率。
[0022]在三瓣坡軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先要確定軸承的理論游隙，再根據(jù)仿真計(jì)算確定三瓣坡直徑大小，一般在直徑基礎(chǔ)上加上或減去千分之幾，如百分之5 ;—旦確定了外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)，即初步確定了外環(huán)三個(gè)最大點(diǎn)、三個(gè)最小點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)證修正軸承參數(shù)，再優(yōu)化外環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(優(yōu)化最大點(diǎn)和最小點(diǎn))，最后在航空軸承試驗(yàn)器上進(jìn)行性能試驗(yàn)，檢測(cè)軸承設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。若試驗(yàn)良好，則確定軸承外環(huán)尺寸，反之則繼續(xù)優(yōu)化軸承外環(huán)內(nèi)部尺寸。
【權(quán)利要求】
1.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)，包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)、滾動(dòng)體、保持架，外環(huán)與內(nèi)環(huán)間為滾動(dòng)體的滾動(dòng)空間，所述外環(huán)的內(nèi)滾道面包括多個(gè)向所述外環(huán)的內(nèi)側(cè)突出的凸起部，所述多個(gè)凸起部依次連接，在相鄰兩個(gè)所述凸起部的連接處形成凹部；其特征在于:所述凸起部處的滾道軸向?qū)挾认鄳?yīng)變大；所述凹部處的滾道軸向?qū)挾认鄳?yīng)變小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)，其特征在于:軸承的外環(huán)內(nèi)徑尺寸不是定值，軸承的內(nèi)環(huán)外徑尺寸也不是定值，當(dāng)外環(huán)內(nèi)徑尺寸變大時(shí)，相應(yīng)位置的軸承的內(nèi)環(huán)外徑尺寸變大；當(dāng)外環(huán)內(nèi)徑尺寸變小時(shí)，相應(yīng)位置的軸承的內(nèi)環(huán)外徑尺寸變?。凰鰞?nèi)環(huán)外徑與外環(huán)間的距離不是定置，當(dāng)所述距離變小時(shí)，所述位置的外環(huán)內(nèi)側(cè)滾道的尺寸變大；反之亦然。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)，其特征在于:外環(huán)內(nèi)徑尺寸變化值、內(nèi)環(huán)外徑尺寸變化值小于或等于百分之5。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)，其特征在于:外環(huán)內(nèi)徑尺寸變化范圍為多處，均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承外環(huán)三瓣坡結(jié)構(gòu)，其特征在于:外環(huán)內(nèi)徑尺寸變化范圍為3處。
【文檔編號(hào)】F16C33/58GK204175804SQ201420659933
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】梁存良, 隋雪冰, 趙鐵軍 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司