圆柱滚子轴承打滑损伤试验研究

发布时间：2020-03-27 22:51

【摘要】：圆柱滚子轴承作为航空发动机重要支撑部件,其性能与可靠性直接影响整台设备的安全运行。随着航空发动机朝着高转速、高推重(功重)比方向发展,打滑损伤已成为圆柱滚子轴承主要早期失效形式之一,深入开展圆柱滚子轴承打滑损伤规律研究具有重要的学术和工程应用价值。本文首先对航空发动机服役过程中出现打滑损伤的圆柱滚子轴承进行失效分析,以期深入了解圆柱滚子轴承打滑损伤;随后,借助高速滚动轴承试验机实现圆柱滚子轴承打滑损伤,并进行圆柱滚子轴承打滑损伤动力学行为研究;接着,对试验打滑损伤轴承及打滑烧伤轴承进行微观分析;最后,结合圆柱滚子轴承打滑损伤动力学行为研究及微观分析揭示圆柱滚子轴承打滑损伤规律。主要结论如下:(1)圆柱滚子轴承打滑损伤失效分析航空发动机服役过程中发生打滑损伤的圆柱滚子轴承内圈滚道损伤带表面发生氧化磨损,且距表面较近的位置氧化程度较高,基体Fe元素在局部闪温的作用下被氧化成FeO。圆柱滚子轴承内圈滚道损伤带表面组织发生马氏体向奥氏体转变,致使C元素含量较高。(2)圆柱滚子轴承打滑损伤动力学行为研究圆柱滚子轴承发生打滑损伤瞬间伴随着其所受的摩擦扭矩、振动加速度及其温度的同步突增,且在润滑不充分和轻载的工况下打滑损伤临界转速较低。减小圆柱滚子轴承所受的径向载荷,增加转速及润滑油粘度都将增加圆柱滚子轴承保持架的打滑率。(3)试验打滑轴承微观分析圆柱滚子轴承在打滑损伤临界转速下运转时间越长,磨损越严重。试验打滑损伤轴承内圈及滚子损伤表面出现大量剥落坑和裂纹。试验打滑烧伤轴承发生二次淬火烧伤,内圈滚道白层区域组织为二次淬火马氏体。(4)圆柱滚子轴承打滑损伤规律研究圆柱滚子轴承在高速、轻载及润滑不充分的工况下发生打滑损伤的临界转速更低,打滑损伤会加速圆柱滚子轴承磨损。圆柱滚子轴承打滑损伤机制涉及氧化磨损、磨粒磨损及剥层。打滑损伤瞬间所形成的巨大切应力使得轴承在次表面缺陷处萌生裂纹,随后在循环应力及热的作用下,裂纹沿纵、横向扩展,直至裂纹与表面闭合而形成剥落。
【图文】：

形貌,航空发动机,表面损伤,滚子

第 1 章绪论1.1 研究背景与意义圆柱滚子轴承作为航空发动机转子系统的一种重要支撑，其性能与可靠性直接影响设备的安全运行。随着航空发动机运行工况日趋苛刻，其转速及功重比不断提高，致使圆柱滚子轴承 DN（轴承内径（mm）×转速（r/min））值不断增大，较高的 DN 值使得圆柱滚子轴承的失效形式除了正常的疲劳磨损外，，更多是由打滑所引起的摩擦磨损[1]，见图 1-1。打滑会造成轴承剥落及塑性变形等损伤形式，进而引起轴承早期失效，严重影响轴承的可靠性和使用寿命[2]。根据焦育洁[3]对航空发动机主轴后轴承（圆柱滚子轴承）服役失效轴承分类形式统计，约 34.46%的失效轴承由打滑损伤引起，由此可见打滑损伤已经成为圆柱滚子轴承最为主要的失效形式之一。

球试验

贵州大学硕士学位论文损伤问题是一个多因素耦合的复杂，试验研究成为解决该问题的关键角接触球轴承运转过程中的打滑状体磁化，并借助轴承运转过程中磁。束坤[28]设计并制造了利用光纤传建了相关试验平台对该系统的有效态的监测提供了新思路。滑动试验机（见图 1-2）研究了滚动、载荷增加速率及球表面粗糙度等油弹流膜对球轴承出现打滑损伤时
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V232.2

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