王洪明

（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110043）

0 前言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承組件作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐點(diǎn)，連接著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部件和靜子部件，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承狀態(tài)影響著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)狀態(tài).航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙是航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的重要參數(shù)之一，當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙過(guò)小時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承可能出現(xiàn)“抱死”故障；當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙過(guò)大時(shí)，可能導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承打滑，使航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承溫度升高，加速航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的磨損，并且?guī)?lái)一系列非線性振動(dòng)現(xiàn)象［1］.因此，為有效控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)情況，研究航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值與航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)之間的關(guān)系成為急需解決的問(wèn)題.

Ehrich［2］通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式對(duì)軸承游隙進(jìn)行了研究.Muszynska［3］充分考慮軸承游隙帶來(lái)的剛性非線性特征，建立起間隙-碰撞和間隙-摩擦等模型.王曉鳳［4］對(duì)齒輪箱中的軸承游隙的應(yīng)用進(jìn)行了研究.金茵等［5］對(duì)低溫環(huán)境時(shí)交叉滾子軸承游隙所受的影響進(jìn)行了研究.陳素姣等［6］對(duì)變速箱軸承游隙的測(cè)量與調(diào)整進(jìn)行了分析.舒鵬程等［7］研究了影響軸承配合公差和徑向工作游隙的幾個(gè)因素.李志江［8］介紹了調(diào)整與檢測(cè)滾動(dòng)軸承游隙的方法，分析了影響游隙調(diào)整的因素.葉靚等［9］介紹了主軸裝置的裝配方法及裝配順序，研究了軸承游隙的測(cè)量和調(diào)整方法.莫易敏等［10］提出適當(dāng)增大軸承游隙值可減小軸承摩擦，此項(xiàng)研究為軸承游隙的選擇提供了參考.彌紅斌［11］介紹了有關(guān)影響軸承游隙的因素，并通過(guò)實(shí)例計(jì)算分析了各因素的影響程度，提出了提高軸承疲勞壽命應(yīng)注意的問(wèn)題.徐淑萍等［12］試驗(yàn)得徑向游隙下軸承內(nèi)各位置滾子的載荷，建立載荷與游隙關(guān)系.

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承裝配游隙的計(jì)算

圖1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙圖

假設(shè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承為滾柱軸承，航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的外套內(nèi)徑尺寸為D1，航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承內(nèi)套外徑尺寸為D2，滾柱的直徑為d，如圖1所示.則航空發(fā)動(dòng)機(jī)最小軸承游隙e為：

式中：e為航空發(fā)動(dòng)機(jī)最小軸承游隙，mm；R1為航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承外套最小半徑，mm；R2為航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承內(nèi)套最大外半徑，mm；d為航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承滾柱直徑，mm.

當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)最小軸承游隙e＜0時(shí)，在這種小的負(fù)游隙狀態(tài)時(shí)，軸承將達(dá)到較佳的工作狀態(tài)，但是，在工作過(guò)程中，由于使用條件的變化，軸承的負(fù)游隙增大，使軸承出現(xiàn)“抱死”故障，危害發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命；當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)最小軸承游隙e＞0時(shí)，使航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承打滑，軸承磨損加劇，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)加劇，降低了航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的使用壽命.

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值的影響分析

統(tǒng)計(jì)100臺(tái)次航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值，分析發(fā)動(dòng)機(jī)的試車振動(dòng)峰值，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)峰值是發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)狀態(tài)的體現(xiàn)，一般以振動(dòng)量B作為分界線，振動(dòng)峰值在B以下的認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值合格，振動(dòng)峰值在B以上的認(rèn)為振動(dòng)峰值超差.

將航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值以0.005 mm為一組，統(tǒng)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值下的振動(dòng)峰值情況，如圖2所示.根據(jù)圖2可知，當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.065 mm以下時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)試車振動(dòng)峰值合格率基本相當(dāng)，振動(dòng)峰值合格率較高，表明航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)狀態(tài)影響不明顯；當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.066～0.07 mm時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)試車振動(dòng)峰值合格率驟降，振動(dòng)峰值合格率較低，表明航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值影響較大.因此，控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙在0.065 mm以下，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值合格率較高.

圖2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值影響

圖3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值影響

對(duì)統(tǒng)計(jì)的100臺(tái)次航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試車振動(dòng)峰值重新進(jìn)行分組，以振動(dòng)量B1作為分界線，振動(dòng)峰值在B1以下的認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值優(yōu)秀，振動(dòng)峰值在B1以上的認(rèn)為振動(dòng)峰值非優(yōu)秀.

同樣將航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值以0.005 mm為一組，統(tǒng)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值下的振動(dòng)峰值表現(xiàn)情況，如圖3所示.根據(jù)圖3可知，當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.06 mm以下時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)試車振動(dòng)峰值優(yōu)秀率基本相當(dāng)，振動(dòng)峰值優(yōu)秀率較高，表明航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值影響不明顯；當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.061～0.07 mm時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)試車振動(dòng)峰值優(yōu)秀率逐漸下降，振動(dòng)峰值優(yōu)秀率較低，表明航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值影響較大.因此，控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙在0.06 mm以下，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值優(yōu)秀率較高.

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化的影響分析

圖4 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化影響

統(tǒng)計(jì)100臺(tái)次航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值，分析發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)變化表現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)變化值是發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)狀態(tài)的主要體現(xiàn)之一，一般以振動(dòng)變化量C作為分界線，振動(dòng)變化值在C以下的認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化值合格，振動(dòng)變化值在C以上的認(rèn)為振動(dòng)變化值超差.

將航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值以0.005 mm為一組，統(tǒng)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值下的振動(dòng)變化情況，如圖4所示，當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.065 mm以下時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化合格率高于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化超差率，除航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.051～0.055 mm外，其余時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化合格率基本相當(dāng)，并且振動(dòng)變化合格率較高，表明航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化影響不明顯；當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.066～0.07 mm時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)試車振動(dòng)變化合格率驟降，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化合格率較低于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化超差率，表明航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化影響較大.因此，控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙在0.065 mm以下，盡量避開(kāi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.051～0.055 mm，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)合格率較高.

圖5 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化影響

對(duì)統(tǒng)計(jì)的100臺(tái)次航空發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)變化重新進(jìn)行分組，以振動(dòng)變化量C1作為分界線，振動(dòng)變化值在C1以下的認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化優(yōu)秀，振動(dòng)變化值在C1以上的認(rèn)為振動(dòng)變化非優(yōu)秀.

同樣將航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值以0.005 mm為一組，統(tǒng)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值下的振動(dòng)變化表現(xiàn)情況，如圖5所示.根據(jù)圖5知，當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.065 mm以下時(shí)，除航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.051～0.055 mm外，發(fā)動(dòng)機(jī)試車振動(dòng)變化優(yōu)秀率基本相當(dāng)，振動(dòng)變化優(yōu)秀率較高，表明航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化影響不明顯；當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.066～0.07 mm時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)試車振動(dòng)變化優(yōu)秀率逐漸下降，振動(dòng)變化優(yōu)秀率較低，表明航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化影響較大.因此，控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.065 mm以下，盡量避開(kāi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙在0.051～0.055 mm，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化優(yōu)秀率較高.

4 結(jié)論

（1）控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙在0.065 mm以下，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值合格率較高；

（2）控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙在0.06 mm以下，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)峰值優(yōu)秀率較高；

（3）控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙在0.065 mm以下，盡量避開(kāi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.051～0.055 mm，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)合格率較高；

（4）控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙在0.065 mm以下，盡量避開(kāi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承游隙值在0.051～0.055 mm，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)變化優(yōu)秀率較高.