اخبار

یاتاقان‌های موتور هوایی

بلبرینگنوع

سرعت اسپیندل موتور هواپیما بالا است، دمای انتهای داغ بالا است، وبلبرینگنیاز به تحمل بار محوری و بار شعاعی دارد، بنابراین یاتاقان به دو دسته تقسیم می‌شود: یاتاقان تکیه‌گاه رانشی و یاتاقان تکیه‌گاه شناور: یاتاقان تکیه‌گاه رانشی معمولاً از بلبرینگ تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای برای تحمل بار محوری و کنترل لقی محوری استاتور چرخان استفاده می‌کند. یاتاقان‌های تکیه‌گاه متحرک فقط بارهای شعاعی را تحمل می‌کنند و از آنجا که روتور به دلیل انبساط و انقباض حرارتی در جهت محوری حرکت می‌کند،یاطاقان غلتکی استوانه ایمعمولاً از حلقه‌های بیرونی یا داخلی بدون حاشیه استفاده می‌شود.

 

گیربکس‌های جانبی موتورهای هوایی معمولاً توسط چرخ‌دنده‌های ساده به حرکت در می‌آیند و یاتاقان‌ها فقط بارهای شعاعی را تحمل می‌کنند و انبساط حرارتی روتور اندک است، بنابراینیاطاقان غلتکی استوانه ایوبلبرینگ های شیار عمیقعمدتاً انتخاب می‌شوند.

 

گیربکس کاهنده مقدار زیادی نیرو را منتقل می‌کند که برخی از آنها از چرخ‌دنده‌های مارپیچی استفاده می‌کنند و یاتاقان‌ها باید بارهای شعاعی و محوری را تحمل کنند، بنابراینیاطاقان غلتکی استوانه ای, بلبرینگ های شیار عمیقو سه امتیازیبلبرینگ‌های تماس زاویه‌ایعمدتاً انتخاب می‌شوند.

 

موتورهای هوایی از بلبرینگ‌های تماسی با زاویه سه نقطه‌ای استفاده می‌کنند ویاطاقان غلتکی استوانه ای.

بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای

وقتی موتور هواپیما در حال کار است، بار شعاعی و بار محوری روی اسپیندل ایجاد می‌شود و معمولاً مجموعه‌ای از بلبرینگ‌ها در نقطه اتکای جلوی اسپیندل قرار می‌گیرند تا بار شعاعی ایجاد شده توسط نیروی نامتعادل هر شفت و چرخش پرسرعت را تحمل کنند و همزمان اختلاف بار محوری بین نیروی پنوماتیک فن و کمپرسور به جلو و نیروی پنوماتیک به عقب توربین را نیز تحمل کنند.

 

مقایسه ساختار بلبرینگ‌های شیار عمیق و بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای، مرکز شیار حلقه داخلی بلبرینگ تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای مجهز به یک خروج از مرکز محوری Lo است که باعث می‌شود لقی محوری آن Ga و مقدار روتور در جهت محوری کمتر و کنترل لقی محوری استوور چرخان موتور آسان‌تر شود.

 

بلبرینگ تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای دارای ساختار حلقه داخلی دوتایی است و طراحی حلقه داخلی نیمه جداشونده آن امکان نصب توپ‌های بیشتر را فراهم می‌کند و ظرفیت تحمل را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

 

مقایسه ساختار بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای و بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای، بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای فقط می‌توانند بارهای محوری یک طرفه را تحمل کنند، در صورت نیاز به تحمل بارهای محوری دو طرفه، باید با هم ترکیب شوند که این امر فضای بیشتری را اشغال کرده و جرم را افزایش می‌دهد؛ حلقه‌های داخلی دوتایی و نیم حلقه‌ای بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای می‌توانند مستقیماً بارهای محوری دو طرفه را تحمل کنند که در مقایسه با بلبرینگ‌های تماس زاویه‌ای دو ردیفه یا گروهی، می‌تواند حدود 50٪ در فضا و کیفیت صرفه‌جویی کند و نصب آنها آسان است که برای طراحی موتور مناسب است.

 

مجموعه قفس و ساچمه‌های بلبرینگ تماس زاویه‌ای سه نقطه‌ای را می‌توان از حلقه بیرونی جدا کرد، بنابراین می‌توان از یک قفس یکپارچه استفاده کرد که استحکام بالاتری دارد، برای سرعت‌های چرخشی بالا مناسب است و دستیابی به دقت ماشینکاری بالاتر را آسان‌تر می‌کند. در عین حال، این ساختار، نصب و بازرسی بلبرینگ‌ها را نیز راحت‌تر می‌کند.

 

یاطاقان غلتکی استوانه ای

در مقایسه با یاتاقان‌های غلتکی استوانه‌ای مکانیکی معمولی، قطر غلتک یاتاقان‌های غلتکی استوانه‌ای موتور هوایی کوچکتر است و مزایای آن به شرح زیر است:

۱) می‌تواند مقاومت غلتک در برابر تکان دادن روغن را در حین کار با سرعت بالا کاهش دهد.

۲) نیروی اینرسی کوچک است؛

۳) وقتی نیروی شعاعی کوچک باشد، می‌توان فشار تماسی کافی را حفظ کرد تا از لغزش غلتک جلوگیری شود.

۴) از آنجایی که اجزای فرول، غلتک و قفس قابل جدا شدن هستند، می‌توان از یک قفس محکم استفاده کرد که استحکام بهتر و پایداری سرعت بالا دارد.

 

یاطاقان غلتکی استوانه اییاتاقان‌های بدون فلنج در حلقه داخلی معمولاً عرض حلقه داخلی بیشتری دارند تا حرکت محوری بین حلقه‌های داخلی و خارجی ناشی از کشیدگی ناشی از انبساط حرارتی بین شفت و حلقه داخلی یاتاقان و همچنین عدم هم‌ترازی نسبی بین حلقه‌های داخلی و خارجی ناشی از خطای مونتاژ محوری مونتاژ روتور در حین مونتاژ را در خود جای دهند. اگر فضای نصب کوچک باشد یا الزامات خاصی وجود داشته باشد، می‌توان مستقیماً از محفظه شفت یا یاتاقان به جای حلقه داخلی بدون فلنج استفاده کرد.

 

موتور هوایییاطاقان غلتکی استوانه ایاغلب با شرایط کاری بار شعاعی کم یا بدون بار شعاعی مواجه می‌شوند و سرعت چرخش بسیار زیاد است، غلتک‌ها مستعد لغزش و ساییدگی هستند، به منظور جلوگیری از لغزش، اغلب از مسیرهای غیر دایره‌ای برای تحقق پیش‌بار شعاعی یاتاقان استفاده می‌شود و توزیع بار دو یاتاقان معمولی غیر دایره‌ای برای مسیرهای غیر دایره‌ای اغلب استفاده می‌شود.

 

جنس بلبرینگ

دمای محیط کار یاتاقان توربین موتور بسیار بالاست و معمولاً لازم است یاتاقان با حجمی از روغن روان کننده چند لیتر در دقیقه خنک شود، اما دمای کار یاتاقان هنوز هم می‌تواند به حدود ۲۵۰ درجه سانتیگراد برسد.

 

برای برآورده کردن شرایط کاری دمای بالا، حلقه یاتاقان معمولاً از فولاد 8Cr4Mo4V (M50) و سایر فولادهای یاتاقان دمای بالا استفاده می‌کند و با عملیات حرارتی در دمای بالا بازپخت می‌شود، حتی اگر دمای یاتاقان پس از توقف موتور به 400 درجه سانتیگراد برسد، باز هم می‌تواند عملکرد یاتاقان را تضمین کند. برای برآورده کردن عمر خستگی غلتشی، سختی سطح ماده یاتاقان معمولاً نباید کمتر از 60 HRC در دمای اتاق باشد و فولاد 8Cr4Mo4V کلی با عملیات حرارتی سخت می‌شود، اما چقرمگی آن کمتر از ماده اجزای سازه‌ای است که منجر به ترک خوردن فرول می‌شود وقتی نیروی گریز از مرکز فرول و تنش محیطی شفت زیاد باشد. بنابراین، مقدار dn از 2.5×106 mm · r/min تجاوز می‌کند. یاتاقان‌ها باید از ماده G13Cr4Mo4Ni4V (M50NiL) ساخته شوند که چقرمگی هسته بهتری دارد.

 

جنس قفس یاتاقان‌های موتورهای هوایی عموماً از فولاد سازه‌ای مانند 40CrNiMoA (4030) ساخته می‌شود و قفس باید نقره‌کاری شود تا در مرحله راه‌اندازی، سایش کاهش یابد. عنصر غلتشی همان جنس فرول است و سختی آن عموماً مشابه فرول است و در برخی موارد 1 تا 2 HRC بیشتر از فرول خواهد بود. گاهی اوقات در ساچمه از مواد سرامیکی مانند نیترید سیلیکون، آلومینا و زیرکونیا نیز استفاده می‌شود.