14 轴承齐鸣.docx

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14轴承齐鸣

轴承

在飞机结构与系统中，轴承的使用范围是非常广泛的，可以说只要有转动的地方就有轴承。

轴承的主要作用是支撑转轴或安装在轴上的旋转件，通过轴承既可以实现均匀而稳定的载荷传递，又可以减小轴与支撑件之间的摩擦力，从而保障系统的正常运行。

在维护飞机的过程中，为了保证轴承的可靠工作，除合理选择轴承类型、尺寸外，还应该正确进行轴承的组合设计，处理好轴承与周围零件之间的关系，也就是要解决轴承的轴向位置固定、轴承与其他零件的配合、间隙调整、拆装和润滑密封等一系列问题。

一、轴承的径向载荷与轴向载荷

根据传动部位对轴承施加载荷方向的不同，对轴承的使用要求也是不同的。

有的地方要求轴承能够承受径向载荷，有的地方要求轴承能够承受轴向载荷，还有的地方需要轴承既能够承受径向载荷又能够承受轴向载荷。

通常情况下轴承所承受的是径向载荷（图1），所谓径向载荷是指作用在轴承侧表面，垂直于轴延伸方向的载荷，这种载荷有使轴承上下晃动和受径向挤压变形的趋势，如向心球轴承就是主要承受径向载荷的轴承。

而有一些轴承所受载荷的主要形式是轴向载荷（图1），轴向载荷是指作用在轴承上平行于轴延伸方向的载荷，这种载荷有使轴承沿轴向运动和受轴向挤压变形的趋势，如平面止推轴承所承受的就是轴向载荷。

图1

二、滚动轴承

滚动轴承依靠其主要元件间的滚动接触来支承转动或摆动的零件，其相对运动表面间的摩擦是滚动摩擦。

将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦的好处在于可以减小摩擦损失。

滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成（图2），内圈装在轴颈上，外圈装在轴座或零件的轴承孔内，起支撑作用。

内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿着滚道滚动，滚动体借助于保持架均匀地分布在内圈和外圈之间，其形状、大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命。

保持架除了能使滚动体均匀分布之外，还能防止滚动体脱落，引导滚动体旋转，使之起润滑作用。

图2

1.轴承的选择

随着飞机的不断发展，对轴承性能和使用条件的要求也变得越来越多样化，为了能够选择出最适合的轴承，需要从各种角度进行研究。

在选择轴承时，一般要考虑轴承的装配空间和尺度，轴承的拆卸与安装的难易程度等因素，从而决定出轴承的结构。

其次，还要比较轴承的设计寿命和轴承各种不同的耐久限度，从而决定出轴承的尺寸。

2.滚动轴承的分类

滚动类轴承有各种不同的形式，它们的功能也有所不同。

（1）向心球轴承

向心球轴承结构简单，使用方便，是生产批量最大，应用范围最广的一类轴承。

它主要用于承受径向载荷，也可承受少量的轴向载荷。

当轴承的径向游隙加大时，具有角接触轴承的功能，可承受较大的轴向载荷（图3）。

图3

（2）调心球轴承

调心球轴承有两列钢球，内圈有两条滚道，外圈滚道为内球面形，具有自动调心的性能，可以自动补偿由于轴的饶曲和壳体变形产生的同轴度误差，适用于支承座孔不能保证严格同轴度的部件中。

这种轴承主要承受径向载荷，在承受径向载荷的同时，也可承受少量的轴向载荷，通常不用于承受纯轴向载荷，否则就只有一列钢球受力，造成磨损加剧（图4）。

图4

（3）角接触球轴承

角接触球轴承极限转速较高，可以同时承受径向载荷和轴向载荷，也可以承受纯轴向载荷，其承受轴向载荷的能力由接触角决定，并随接触角增大而增大（图5）。

图5

（4）圆柱滚子轴承

圆柱滚子轴承的滚子通常由一个轴承套圈的两个挡边引导，保持架、滚子和引导套圈组成一组合件，可与另一个轴承套圈分离，属于可分离轴承。

此种轴承安装，拆卸比较方便，尤其是当要求内、外圈与轴、壳体都是过盈配合的时候，优点就更为突出。

这类轴承一般只用于承受径向载荷，只有内、外圈均带挡边的单列轴承才可承受较小的定常轴向载荷或较大的间歇轴向载荷（图6）。

图6

（5）调心滚子轴承

调心滚子轴承具有两列滚子，主要用于承受径向载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。

这种轴承径向载荷的承载能力高，特别适用于在重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷，调心性能良好，能补偿同轴度误差（图7）。

图7

（6）圆锥滚子轴承

圆锥滚子轴承主要适用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷，而大锥角圆锥滚子轴承可以用于承受以轴向载荷为主的径、轴向联合载荷。

这种轴承为分离型轴承，其内圈（含圆锥滚子和保持架）和外圈可以分别安装。

在安装和使用过程中可以调整轴承的径向游隙和轴向游隙，也可以预过盈安装（图8）。

图8

（7）推力球轴承

推力球轴承是一种分离型轴承，轴圈、座圈可以和保持架钢球的组件分离。

轴圈是与轴相配合的套圈，座圈是与轴承座孔相配合的套圈，和轴之间有间隙。

推力球轴承只能承受轴向载荷，单向推力球轴承只能承受一个方向的轴向载荷，双向推力球轴承可以承受两个方向的轴向载荷。

推力球轴承不能限制轴的径向位移，极限转速很低。

单向推力球轴承可以限制轴和壳体的一个方向的轴向位移，双向轴承可以限制两个方向的轴向位移（图9）。

图9

（8）滚针轴承

滚针轴承装有细而长的滚子，因此径向结构紧凑，其内径尺寸和承载能力与其他类型轴承相同时，外径最小，特别适用于径向安装尺寸受限制的支承结构。

根据使用场合不同，可选用无内圈的轴承或滚针和保持架组件，此时与轴承相配合的轴颈表面和外壳孔表面直接作为轴承的内、外滚动表面，轴或外壳孔滚道表面的硬度、加工精度和表面质量应与轴承套圈的滚道相仿。

这种轴承只能承受径向载荷（图10）。

图10

3.滚动轴承常见故障现象

滚动轴承的故障现象一般表现为两种，一种是轴承安装部位温度过高，另一种是轴承运转中有噪音。

（1）轴承温度过高

在机构运转时，安装轴承的部位允许有一定的温升，当用手抚摸机构外壳时，应当以不感觉烫手为正常，反之则表明轴承温度过高。

轴承温度过高的原因有：

润滑剂质量不符合要求或变质；润滑油粘度过高；机构装配过紧（间隙不足）；轴承装配过紧；轴承座圈在轴上或壳内转动负荷过大；轴承保持架或滚动体碎裂等。

（2）轴承噪音

滚动轴承在工作中允许有轻微的运转响声，如果响声过大或有不正常的噪音或撞击声，则表明轴承有故障。

滚动轴承产生噪音的原因比较复杂，其一是轴承内、外圈配合表面磨损。

由于这种磨损，破坏了轴承与壳体、轴承与轴的配合关系，导致轴线偏离了正确的位置，在轴高速运动时产生异响。

当轴承疲劳时，其表面金属剥落，也会使轴承径向间隙增大产生异响。

此外，轴承润滑不足，形成干摩擦，以及轴承破碎等都会产生异常的声响。

轴承磨损松旷后，保持架松动损坏，也会产生异响。

4.滚动轴承的损伤原因

滚动轴承拆卸检查时，可根据轴承的损伤情况判断轴承的故障及损坏原因。

（1）滚道表面金属剥落

轴承滚动体和内、外圈滚道面上均承受周期性脉动载荷的作用，从而产生周期变化的接触应力。

当应力循环次数达到一定数值后，在滚动体或内、外圈滚道工作面上就会产生疲劳剥落。

如果轴承的负荷过大，会使这种疲劳加剧。

另外，轴承安装不正、轴弯曲，也会产生滚道剥落现象。

轴承滚道的疲劳剥落会降低轴的运转精度，使机构产生振动和噪声。

（2）轴承烧伤

烧伤的轴承其滚道、滚动体上有回火色。

烧伤的原因一般是润滑不足、润滑油质量不符合要求或变质，以及轴承装配过紧等。

（3）塑性变形

轴承的滚道与滚子接触面上出现不均匀的凹坑，说明轴承产生塑性变形。

其原因是轴承在很大的静载荷或冲击载荷作用下，工作表面的局部应力超过材料的屈服极限，这种情况一般发生在低速旋转的轴承上。

（4）轴承座圈裂纹

轴承座圈产生裂纹的原因可能是轴承配合过紧，轴承外圈或内圈松动，轴承的包容件变形，安装轴承的表面加工不良等。

（5）保持架碎裂

其原因是润滑不足，滚动体破碎，座圈歪斜等。

（6）保持架的金属粘附在滚动体上

可能的原因是滚动体被卡在保持架内或润滑不足。

（7）座圈滚道严重磨损

可能是座圈内落入异物，润滑油不足或润滑油牌号不合适。

5.滚动轴承的润滑与密封

润滑和密封对滚动轴承的使用寿命有重要意义。

润滑的主要目的是减小摩擦与磨损。

在滚动接触部位形成油膜时，还有缓冲减震、降低工作温度等作用。

密封的目的是防止灰尘、水分等进入轴承，并阻止润滑剂的流失。

（1）滚动轴承的润滑

滚动轴承的润滑剂可以是润滑脂、润滑油或固体润滑剂。

一般情况下，轴承采用润滑脂润滑，但在轴承附近已经具有润滑油源时，也可采用润滑油润滑。

具体选择可由运转速度来决定。

润滑脂因为不易流失，所以便于密封和维护，而且一次充填润滑脂可以运转较长时间。

油润滑的优点是比润滑脂摩擦阻力小，并且能够散热，主要用于高速或工作温度比较高的轴承。

润滑油的粘度要按照轴承的运转速度和工作温度来确定。

油量不能过多，如果采用浸油润滑，则油面高度不能超过最低滚动体的中心，避免产生过大的搅油损耗和热量。

高速轴承通常采用滴油或喷雾方法润滑。

（2）滚动轴承的密封

对轴承密封的作用主要在两方面。

一方面密封件必须防止润滑剂从轴承中向外

泄漏；另一方面，它还应防止外界的污染物进入轴承。

污染物对轴承有各种各样的影响。

进入轴承的大量微颗粒会充当磨粒，造成轴承的磨损。

这将导致轴承的游隙加大，噪音升高，造成使用寿命缩短。

更大的坚硬颗粒进入轴承滚道，而且当轴承所受的载荷较大时，会导致在压痕中引起点蚀，从而降低轴承的疲劳寿命。

滚动轴承密封方法的选择与轴承的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度有关。

密封方法可以分为几种形式，有接触式密封、非接触式密封和组合式密封。

接触式密封包括毛毡圈密封（图11）、金属挡盘密封和橡胶圈密封（图12）。

非接触式密封包括间隙密封（图13）和迷宫式密封（图14）。

组合式密封的一种形式就是毛毡加迷宫式的密封（图15）。

图11毛毡圈密封

皮碗式橡胶圈

图12橡胶圈密封

图13间隙密封

图14迷宫式密封

图15毛毡加迷宫密封

6.轴承的拆装

轴承拆装的好坏，会影响到轴承的精度、寿命和性能。

因此，需要充分掌握轴承的拆装方法和要求。

在拆卸轴承时要注意留出足够的拆卸高度，如果使用工具还要给拆卸工具的钩头留出足够的放置空间。

安装轴承时要注意轴承的结构和尺寸，压力应该直接加在紧配合的套圈端面上，不能通过滚动体传递压力，

（1）压入配合

当轴承内圈与轴是紧配合，外圈与轴承座孔是较松配合时，可用压力机将轴承先压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内，压装时在轴承内圈端面上垫一个软金属材料做的装配套管（铜或软钢），装配套管的内径应比轴颈直径略大，外径直径应比轴承内圈挡边略小，以免压在保持架上。

当轴承外圈与轴承座孔紧配合，内圈与轴为较松配合时，可将轴承先压入轴承座孔内，这时装配套管的外径应略小于座孔的直径。

如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时，安装时内圈和外圈要同时压入轴和座孔，装配套管的结构应能同时压紧轴承内圈和外圈的端面。

（2）加热配合

加热配合是通过加热轴承或轴承座，利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。

是一种常用和省力的安装方法。

这种方法适于过盈量较大的轴承的安装，热装前把轴承或可分离型轴承的套圈放入油箱中均匀加热80-100℃，然后从油中取出尽快装到轴上，为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧，轴承冷却后可以再进行轴向紧固。

轴承外圈与轻金属制的轴承座紧配合时，采用加热轴承座的热装方法，可以避免配合面受到擦伤。

用油箱加热轴承时，在距箱底一定距离处应有一网栅，或者用钩子吊着轴承，轴承不能放到箱底上，以防沉淀杂质进入轴承内或受热不均匀，油箱中必须有温度计，严格控制油温不得超过100℃，以防止发生回火效应，使套圈的硬度降低。

（3）圆锥孔轴承的安装

圆锥孔轴承可以直接装在有锥度的轴颈上，或装载紧定套和退卸套的锥面上，其配合的松紧程度可用轴承径向游隙减小量来衡量，因此，安装前应测量轴