不同材質滾動體軸承性能對比試驗驗證

張 翼，胡廣存，滿維偉

（中國航發湖南動力機械研究所，湖南 株洲412002）

0 引言

隨著航空發動機對軸承轉速、壽命等要求日益嚴苛，傳統滾動軸承變得越來越難以滿足要求。陶瓷球比鋼球具有良好的耐腐蝕，耐磨損和抗斷油能力。氮化硅的密度是鋼的40%，球體對外滾道具有更小的離心力，使用陶瓷球可以提高滾道材料為M50鋼的軸承可承載的最大工作溫度[1]。國內混合陶瓷球軸承主要在機床主軸[2]、高速電主軸[3]、化工機械等應用較為廣泛，航空發動機主軸軸承較少應用混合陶瓷球軸承。將已有航空發動機全鋼軸承改制為混合陶瓷球軸承，對提高發動機整機首翻期壽命，降低滑油系統溫度特性具有重要研究意義。

本文以某型航空發動機前支點雙半內圈角接觸球軸承為試驗對象，更換滾動體材料，其他參數保持不變，通過軸承性能試驗，包括承載能力試驗與滑油中斷試驗，對比軸承外圈工作溫度，為發動機軸承改制提供數據支撐。

1 試驗軸承主參數

以某型航空發動機燃氣渦輪轉子前支點雙半內圈角接觸球軸承為試驗對象，軸承主參數如下，軸承內徑45 mm，外徑為75 mm，鋼球數量15個，鋼球直徑9.128 mm，徑向游隙為0.060～0.08 mm，軸向游隙為0.160 ～ 0.230 mm，接觸角為（28±4）°，套圈材料M50鋼，鋼制軸承滾動體材料M50鋼，混合陶瓷球軸承滾動體材料為陶瓷（Si3N4）。

2 試驗方案與載荷譜

2.1 試驗轉接段

試驗轉接段如圖1所示，支點軸承1為全鋼軸承，支點軸承2為混合陶瓷球軸承。承載能力試驗中鋼制軸承與混合陶瓷球軸承都為試驗件。……