اخبار

طراحی مفهومی یاتاقان موتور هوایی

موتورهای هوایی قلب هواپیما هستند و عملکرد، ایمنی و قابلیت اطمینان آنها مستقیماً عملکرد، عمر و قابلیت اطمینان هواپیما را تعیین می‌کند و عملکرد یاتاقان یکی از عوامل مهم مؤثر بر عمر و قابلیت اطمینان موتورهای هوایی است.

 

موتور هوایییاتاقان هاشرایط کاری سختی دارند، به خصوص یاتاقان‌های اسپیندل که باید الزامات دمای بالا، سرعت بالا، عملکرد پایدار (مناسب برای بارهای سبک، بارهای سنگین، شتاب و کاهش سرعت سریع، بارهای ضربه‌ای، بارهای ارتعاشی و غیره)، قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی را برآورده کنند. در حال حاضر، تحقیقات زیادی در مورد یاتاقان‌های موتور هواپیما انجام شده است، نوع یاتاقان اصلی و طراحی پارامتر اصلی، روش روانکاری و ساختار فلنج، ساختار حفره‌ای، زاویه واشر، فناوری عملیات سطحی، روش استفاده ترکیبی از یاتاقان و غیره تأثیر قابل توجهی بر عملکرد آن دارند، طراحی معقول می‌تواند از خرابی زودهنگام جلوگیری کند.یاتاقان ها، عملکرد کاری آن را بهبود بخشیده و عمر مفید آن را افزایش می‌دهد. این مقاله به معرفی ویژگی‌های خاص یاتاقان‌های موتور هواپیما می‌پردازد و عوامل مؤثری را که باید در فرآیند طراحی یاتاقان در نظر گرفته شوند، دسته‌بندی می‌کند.

ویژگی‌های یاتاقان‌های موتور هواپیما

ویژگی‌های ساختاری:

یاتاقان‌های موتور هواپیما: با توجه به قسمت استفاده، می‌توان آنها را به سه دسته تقسیم کرد: یاتاقان‌های اسپیندل، یاتاقان‌های گیربکس کمکی و یاتاقان‌های گیربکس کاهنده.

1. بلبرینگ اسپیندل

یاتاقان‌های اسپیندل که از روتورهای فن موتور، روتورهای ژنراتور گاز و روتورهای توربین‌های برق پشتیبانی می‌کنند، معمولاً از ترکیبی از یاتاقان‌های ساچمه‌ای تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای و یاتاقان‌های غلتکی استوانه‌ای استفاده می‌کنند. یاتاقان‌های ساچمه‌ای تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای بار محوری و بار شعاعی روتور را تحمل می‌کنند، یاتاقان‌های غلتکی استوانه‌ای فقط بارهای شعاعی را تحمل می‌کنند و ویژگی‌های کاری یاتاقان‌های اسپیندل عبارتند از سرعت چرخش بالا (مقدار dn تا 2.6×106 میلی‌متر · دور در دقیقه)، دمای بالا (180 ~ 250 درجه سانتیگراد، کوتاه مدت بیشتر از 300 درجه سانتیگراد)، بار محوری بزرگ، بار سبک کوتاه مدت و اضافه بار در جهت شعاعی، جهت تغییر بار محوری و فضای نصب فشرده. بنابراین، یاتاقان‌های اسپیندل دارای سطوح تحمل بالایی هستند، که عموماً کمتر از سطح P4 نیستند، و همچنین الزامات سختگیرانه‌ای برای دقت ماشینکاری غلتک‌های استوانه‌ای دارند. علاوه بر این، یاتاقان‌های اسپیندل عمدتاً در زیر حلقه روغن‌کاری می‌شوند که نیاز به طراحی ویژه مربوطه دارد.

 

۲- یاتاقان گیربکس کمکی

 

یاتاقان گیربکس انتقال قدرت ضمیمه، روتور چرخ‌دنده سیستم انتقال قدرت جانبی را پشتیبانی می‌کند و از ویژگی‌های کاری آن می‌توان به بار کم، دمای پایین (120 تا 150 درجه سانتیگراد) و سرعت چرخش پایین (مقدار dn بالاتر از 1.5×106 میلی‌متر بر دقیقه نباشد) اشاره کرد.）。

 

۳- بلبرینگ گیربکس کاهنده

 

یاتاقان گیربکس کاهنده، مجموعه چرخ دنده کاهنده را پشتیبانی می‌کند و از ویژگی‌های کاری آن می‌توان به بار زیاد، سرعت کم و دمای پایین (120 تا 150 درجه سانتیگراد) اشاره کرد.

 

الزامات عمومی

با توجه به خاص بودن محیط استفاده و شرایط کاری موتورهای هوایی، الزامات عمومی یاتاقان‌ها دقیق‌تر از یاتاقان‌های معمولی است و الزامات مربوطه به شرح زیر است.

 

۱. مقاوم در برابر دمای بالا هنگام پارک کردن

 

وقتی موتور روشن است، هوای سرد برای خنک کردن پره‌ها، یاتاقان‌ها و سایر قطعات وارد می‌شود و یاتاقان‌ها نیز با روغن روان‌کننده خنک می‌شوند. با این حال، پس از خاموش شدن، این اقدامات خنک‌کننده کارساز نیستند و گرمای توربین از طریق محفظه یاتاقان و شفت به یاتاقان منتقل می‌شود و در نتیجه در مدت زمان کوتاهی دمای یاتاقان به سرعت افزایش می‌یابد، به خصوص دمای یاتاقان قسمت داغ موتور به طور غیرطبیعی افزایش می‌یابد و برخی از داده‌های نظارتی موتور نشان می‌دهد که دمای یاتاقان به حدود ۳۵۰ درجه سانتیگراد خواهد رسید.

 

2. ظرفیت کارکرد وقفه روغن روانکاری

 

شرایط تامین روغن روانکاری یاتاقان‌های موتور هواپیما عمدتاً به دو دسته تقسیم می‌شود:

۱) قبل از اینکه موتور به طور عادی کار کند، سیستم روغن کاری آن در حالت سرد، با سرعت کم و بار کم قرار دارد.

۲) هنگامی که موتور در حال کار است، اگر سیستم روغن کاری به دلایل خاص نتواند به تأمین روغن ادامه دهد و موتور نیاز به ادامه کار برای مدتی داشته باشد، یاتاقان در حالت روغن کاری ضعیف یا حتی کار خشک قرار می‌گیرد و نمی‌تواند به خوبی روغن کاری و خنک شود. برای اطمینان از ایمنی پرواز، یاتاقان‌ها باید بتوانند بدون نیاز به روغن کاری، برای مدت معینی به طور عادی به کار خود ادامه دهند.

 

۳- کیفیت ساخت خوب

 

موتور هوایییاتاقان هانیاز به پردازش خوب، مونتاژ با کیفیت و ویژگی‌های سبک وزن دارند. به منظور کاهش سختی مونتاژ، موتورهای هوایی به حداقل تعداد قطعات ممکن نیاز دارند و اسپیندل معمولاً باید در موقعیت تکیه‌گاه به تکیه‌گاه‌های الاستیک مجهز شود تا سرعت بحرانی روتور را تنظیم کند و میراگرهای لایه روغنی برای سرکوب ارتعاش روتور تنظیم می‌شوند که هر دو فضای شعاعی را اشغال می‌کنند. به منظور صرفه‌جویی در فضای شعاعی برای افزایش تعداد عناصر غلتشی و بهبود ظرفیت تحمل، حلقه بیرونی یاتاقان معمولاً با تکیه‌گاه الاستیک قفس سنجابی و میراگر لایه روغنی ادغام می‌شود. به منظور کاهش تعداد قطعات و کاهش سختی مونتاژ، تکیه‌گاه قفس سنجابی، فلنج نصب و شیار حلقه میراگر لایه روغنی در حلقه بیرونی یاتاقان ادغام می‌شوند، اما مشکلاتی مانند افزایش سختی طراحی، کاهش استحکام ساختاری و انتخاب مواد و فرآیند تولید دقیق‌تر نیز وجود دارد.

 

4 سیستم تضمین کیفیت پیشرفته

 

علاوه بر مفاهیم طراحی پیشرفته و دقت بالای پردازش، لازم است به سیستم تضمین کیفیت پیشرفته شامل استانداردهای فرآیند، تجهیزات پردازش، بازرسی کیفیت، اپراتورها، تأیید آزمایش، صدور گواهینامه کیفیت و سایر عناصر نیز تکیه شود.