技术动态
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分类:技术动态 发布时间2022-06-16 16:56 浏览量:1424
为了要搞清楚航空发动机的轴承有多难设计,我们先不去说航空发动机有多高的转速、多么恶劣的工作环境,我们先要了解一件事情:轴承到底是怎么工作的?
普通人理解的轴承工作过程应该跟下面这个动图差不多:
普通人理解的轴承运动的方式
就是很多个滚子支撑着外环,外环转起来,就带动着所有的滚子开始转动——也就是说所有的滚子都会滚动在内外环的相对运动下转动起来,所以他们都是均匀受力,而且整个轴承都会运转地严丝合缝。
但是事情真的是这样吗?显然不是。
比如说我们用汽车举例。汽车的车轴上也会使用轴承,但是显然,四个车轮不仅需要转动,还需要承载整个汽车的重量,所以承载车轴的轴承还会受到一个竖直方向上的力,而在这个竖直方向的力的作用下,轴承的受力远远不是上面这张动图里面那么地简单明了。
汽车车轴使用的轴承
我们看看下面这张图,是轴承在真实工作状态下的受力,可以发现,因为轴承承载的物体往往会受到竖直方向上的力,所以每个滚子受到的力并非是均匀的。
真实情况下轴承的受力
而且在很多情况下,由于轴承需要允许滚子的受热膨胀,因此内环、滚子还有外环,三样东西并不是仅仅贴在一起的,而是在彼此之间留有一定的空隙,在竖直方向的力的作用下,很有可能轴承一圈数十个滚子,真正接触的只有几个。比如说下图中,只有三四个滚子被内外环压紧,所以轴承内外环之间的相对转动,只会带动这四个滚子滚动起来。
轴承往往只有几个滚子会受力
那么其他滚子呢?难道就在那儿罢工不动了?
我们只要打开轴承,就会发现往往滚子并不是一个挨一个地挤在内环和外环之间,而是又类似于豌豆荚一样的东西包裹着滚子,我们可以通过下面两张图,分辨出来带保持架和不带保持架的滚子分别是什么样的。
带有保持架的轴承
不带保持架的轴承
而所有滚子一起运动的场景应该是这样的:内环和外环只压紧了三五个滚子,带动这几个滚子开始转动,并且撞击保持架,使保持架转动起来,转动起来的保持架又去撞击其他滚子,最后才一起运动起来。
另外,对于某些滚棒轴承而言,保持架并不是会乖乖地呆在内外环之间,而是有可能上下浮动,所以保持架还有可能跟轴承内外环发生碰撞。
滚棒轴承和其中的保持架
所以轴承工作起来简单说就是一个字,“乱”:你压我,我撞你,你撞他,他还撞他,几十个零件就是在这小小的空间里面上演全武行,并且这可是在每秒钟几百转的极高转速下互相撞击,所以轴承的困难之处就源于此。