[发明专利]磨损能够完全自动补偿的长寿命航空轴承

说明书

一种新型磨损能够完全自动补偿的长寿命航空轴承，与现有的高端轴承、航空发动机主轴承相比较。其特征在于：轴承的外圈是由左右两个轴承外圈的各约一半，通过螺纹旋紧组合而成的。通过转子的轴向推力的微小轴向位移，就能够完全自动补偿轴承内、外圈滚道和滚珠之间因为磨损产生的间隙，从而达到大幅度延长轴承安全使用寿命的目的。

技术领域

现有国内外所制造的低、中、高端的全系列轴承，尤其是高端系列的航空轴承，无论国际上高端轴承行业霸主们选用材料质量有多好，系统研究实验检测的工作成果有多辉煌，能够满足精密加工制造的技术水平有多高超，高速转动中的轴承的各个零部件之间的磨损都是无法避免的事实。

背景技术

磨损将造成零件尺寸精度的丧失，磨损表面呈现斑蚀特征。由于摩擦会产生大量的热，将出现两接触面间的金属迁移现象，使磨损面呈现出磷状剥落。在较高应力作用下，或在缺润滑油状态下，两摩擦物体间将产生大量的摩擦热，这种热有时可以使接触区的局部达到熔化状态，从而出现瞬时的焊合，随之又会被撕裂，其后果是引起接触面的金属间迁移，这种磨损称为粘附磨损。

随着磨损就会伴生轻载打滑和锈蚀，它实际上也属于两种较为严重的磨损，滚动体与滚道接触，在极轻的接触载荷时(或在过量的润滑条件下)，由于惯性力的影响，从而造成两接触件各自接触点的线速度存在差异，此时将在两接触体间出现滑动现象，称之为轻载打滑。滚子轴承中出现轻载打滑，将造成滚道的摩擦磨损、表面疲劳、滚道表面损伤等后果，其前期的损伤特征是出现表面蹭伤和全层的迁移现象。

锈蚀是金属材料和周围环境介质发生化学作用或电化学作用而引起的损坏称为锈蚀或腐蚀。锈蚀发生时，在表面形成带黑色或褐色的锈斑或锈坑，有腐蚀产物出现，破坏了金属的光泽。在轴承中，还会出现一种摩擦腐蚀现象，它的形貌特征是：在接触表面上出现一些斑蚀坑。其形成机理是：在滚动体与套圈的接触中，在正向压力作用下，套圈将产生微量的塑性变形从而在两接触面间出现微小的相对运动。摩擦而形成的新的金属面，在受到化学的、机械的及热的综合作用时，将被氧化，所形成的氧化物将不断堆集并被压人表面层。又由于摩擦热形成的高温，润滑剂会形成醛、酮和碳酸，这些产物也将与材料发生化学反应。因此摩擦腐蚀不仅造成零件的表面损坏而且还将使零件的接触疲劳强度降低。

对高速转动部件而言，随着磨损加剧，必然出现质量偏心震动现象，就是偏磨。偏磨即轴承在工作中转动部件质量中心出现的偏向一方的磨损现象。尤其当飞机作加速、减速、转弯、上升、下降……等的机动飞行时，因为一定质量的转子高速自转可形成超强的自转陀螺的惯性制导作用力，该作用力叠加在轴承在工作中因高速转动部件质量中心出现的更大的偏向一方使偏磨作用力强度和偏磨损耗磨损倍增.在如此交变接触应力的不断大幅度增强作用下，疲劳剥落现象就随即发生了。产生于滚珠、滚道表面的疲劳剥落，在这超强倍增交变应力的作用下，最大切应力发生在大约离表面深度0.2mm处。首先从材料的最薄弱点形成第一条微小裂纹，又在这超强倍增交变应力的反复作用下，裂纹不断迅速扩大并增值.最后导致金属的剥落。航空发动机主轴承一旦出现明显的偏磨和疲劳剥落迹象，发动机剧烈震动损毁轴承造成重大安全事故就随时都可能发生。

综上所述，轴承的磨损连带导致零件尺寸精度的丧失、粘附磨损、轻载打滑、锈蚀、偏磨和疲劳剥落，最终只要出现少许微裂纹就可损伤轴承，造成重大安全事故就随时都可能发生。所以，提升航空发动机的寿命和安全性，首先就要尽量大幅度提高轴承材料强度、韧性、抗锈蚀的性能和制造加工的精度，才能降低延缓轴承的磨损程度，延长轴承的安全使用寿命，也就提升航空发动机的寿命和安全性。

发明内容

为了使无法避免的轴承磨损能够得到瞬间及时完全自动的补偿效果，以大幅度延长轴承的安全使用寿命。发明人收集了本行业几个有代表性的轴承进行对比，其设计思路和工作原理详见附图进行比较说明。