随着航空(kōng)发動(dòng)機(jī)对(duì)軸承转速、壽命等要(yào)求日(rì)益嚴苛，傳統滾動(dòng)軸承變(biàn)得越来(lái)越難以(yǐ)滿足要(yào)求。陶瓷球比鋼(gāng)球具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)耐腐蝕，耐磨損和(hé)抗斷油(yóu)能(néng)力。

氮化(huà)矽的(de)密度(dù)是(shì)鋼(gāng)的(de)40%，球體(tǐ)对(duì)外(wài)滾道具有(yǒu)更(gèng)小的(de)離心(xīn)力，使用陶瓷球可(kě)以(yǐ)提(tí)高(gāo)滾道材料为(wèi)M50 鋼(gāng)的(de)軸承可(kě)承载(zài)的(de)大(dà)工作(zuò)温(wēn)度(dù)[1]。国內(nèi)混合陶瓷球軸承主(zhǔ)要(yào)在(zài)機(jī)床(chuáng)主(zhǔ)軸[2]、高(gāo)速電(diàn)主(zhǔ)軸[3]、化(huà)工機(jī)械等应用較为(wèi)廣泛，航空(kōng)发動(dòng)機(jī)主(zhǔ)軸軸承較少(shǎo)应用混合陶瓷球軸承。将已有(yǒu)航空(kōng)发動(dòng)機(jī)全(quán)鋼(gāng)軸承改制为(wèi)混合陶瓷球軸承，对(duì)提(tí)高(gāo)发動(dòng)機(jī)整機(jī)shou翻期(qī)壽命，降低(dī)滑油(yóu)系(xì)統温(wēn)度(dù)特性(xìng)具有(yǒu)重(zhòng)要(yào)研究意(yì)義。

本文(wén)以(yǐ)某型航空(kōng)发動(dòng)機(jī)前(qián)支點(diǎn)双(shuāng)半內(nèi)圈角(jiǎo)接觸球軸承为(wèi)試验(yàn)对(duì)象(xiàng)，更(gèng)換滾動(dòng)體(tǐ)材料，其(qí)他(tā)參数保持(chí)不(bù)變(biàn)，通(tòng)过(guò)軸承性(xìng)能(néng)試验(yàn)，包(bāo)括承载(zài)能(néng)力試验(yàn)與(yǔ)滑油(yóu)中斷試验(yàn)，对(duì)比軸承外(wài)圈工作(zuò)温(wēn)度(dù)，为(wèi)发動(dòng)機(jī)軸承改制提(tí)供数據(jù)支撐。

1 試验(yàn)軸承主(zhǔ)參数

以(yǐ)某型航空(kōng)发動(dòng)機(jī)燃气(qì)渦輪转子前(qián)支點(diǎn)双(shuāng)半內(nèi)圈角(jiǎo)接觸球軸承为(wèi)試验(yàn)对(duì)象(xiàng)，軸承主(zhǔ)參数如(rú)下(xià)，軸承內(nèi)徑45 mm，外(wài)徑为(wèi)75 mm，鋼(gāng)球数量(liàng)15 个，鋼(gāng)球直(zhí)徑9.128 mm，徑向(xiàng)遊隙为(wèi)0.060 ～ 0.08 mm，軸向(xiàng)遊隙为(wèi)0.160 ～ 0.230 mm，接觸角(jiǎo)为(wèi)（28±4）°，套(tào)圈材料M50 鋼(gāng)，鋼(gāng)制軸承滾動(dòng)體(tǐ)材料M50 鋼(gāng)，混合陶瓷球軸承滾動(dòng)體(tǐ)材料为(wèi)陶瓷（Si3N4）。

2 試验(yàn)方(fāng)案(àn)與(yǔ)载(zài)荷譜

2.1 試验(yàn)转接段(duàn)

試验(yàn)转接段(duàn)如(rú)图1 所(suǒ)示，支點(diǎn)軸承1 为(wèi)全(quán)鋼(gāng)軸承，支點(diǎn)軸承2 为(wèi)混合陶瓷球軸承。承载(zài)能(néng)力試验(yàn)中鋼(gāng)制軸承與(yǔ)混合陶瓷球軸承都为(wèi)試验(yàn)件(jiàn)。滑油(yóu)中斷試验(yàn)中，在(zài)支點(diǎn)軸承2 處(chù)，先(xiān)後(hòu)分(fēn)别安(ān)裝(zhuāng)一(yī)套(tào)混合陶瓷球與(yǔ)鋼(gāng)制軸承，分(fēn)别進(jìn)行試验(yàn)。試验(yàn)在(zài)高(gāo)速軸承試验(yàn)器上開(kāi)展(zhǎn)，試验(yàn)器转速5 000 ~ 50 000 r/min，徑向(xiàng)加载(zài)载(zài)荷100 N ~ 10 kN，軸向(xiàng)加载(zài)载(zài)荷100 N ~ 20 kN。

2.2 試验(yàn)载(zài)荷譜

試验(yàn)譜包(bāo)含承载(zài)能(néng)力譜和(hé)滑油(yóu)中斷譜，承载(zài)能(néng)力譜如(rú)表1 所(suǒ)示。滑油(yóu)中斷試验(yàn)载(zài)荷譜考核軸承在(zài)斷油(yóu)30 s 後(hòu)恢複供油(yóu)30 min 內(nèi)的(de)抗斷油(yóu)能(néng)力，滑油(yóu)中斷时(shí)和(hé)恢複斷油(yóu)後(hòu)的(de)载(zài)荷譜相同(tóng)，转速43 000r/min，徑向(xiàng)载(zài)荷230 N，軸向(xiàng)载(zài)荷2 200 N。試验(yàn)軸承供油(yóu)温(wēn)度(dù)：80 ℃，供油(yóu)流量(liàng)：（1.3～1.4）L/min。

3 試验(yàn)結果(guǒ)

3.1 承载(zài)能(néng)力試验(yàn)

混合陶瓷球軸承與(yǔ)全(quán)鋼(gāng)制軸承外(wài)圈温(wēn)度(dù)对(duì)比如(rú)图2 所(suǒ)示。混合陶瓷球軸承在(zài)相同(tóng)潤滑與(yǔ)载(zài)荷条(tiáo)件(jiàn)下(xià)，試验(yàn)外(wài)圈温(wēn)度(dù)低(dī)于鋼(gāng)制軸承外(wài)圈温(wēn)度(dù)。在(zài)序号6～序号10 等高(gāo)转速試验(yàn)狀态，陶瓷球軸承外(wài)圈温(wēn)度(dù)比全(quán)鋼(gāng)制軸承温(wēn)度(dù)低(dī)15 ℃左(zuǒ)右。序号1～序号5 等狀态，混合陶瓷球軸承外(wài)圈温(wēn)度(dù)比全(quán)鋼(gāng)制軸承温(wēn)度(dù)低(dī)3℃ ~ 10 ℃左(zuǒ)右。

3.2 滑油(yóu)中斷試验(yàn)

鋼(gāng)制軸承在(zài)進(jìn)行滑油(yóu)中斷24 s 时(shí)，軸承外(wài)圈温(wēn)度(dù)升(shēng)高(gāo)到(dào)235 ℃，达(dá)到(dào)試验(yàn)器保护停車值。混合陶瓷球軸承滑油(yóu)中斷过(guò)程中，試验(yàn)軸承外(wài)圈温(wēn)度(dù)zui高(gāo)为(wèi)206 ℃，軸承外(wài)圈温(wēn)度(dù)變(biàn)化(huà)平穩。試验(yàn)恢複供油(yóu)後(hòu)，軸承運转正(zhèng)常，軸承外(wài)圈zui高(gāo)温(wēn)度(dù)为(wèi)146 ℃，滑油(yóu)中斷試验(yàn)軸承外(wài)圈温(wēn)度(dù)对(duì)比如(rú)图3 所(suǒ)示。

試验(yàn)結束(shù)後(hòu)对(duì)混合陶瓷球軸承和(hé)鋼(gāng)制軸承進(jìn)行分(fēn)解检查，軸承形貌正(zhèng)常，如(rú)图4 所(suǒ)示，套(tào)圈工作(zuò)滾道未産生(shēng)變(biàn)色(sè)等高(gāo)温(wēn)特性(xìng)。陶瓷球形貌完整，未发現(xiàn)磨損痕迹

4 結束(shù)語(yǔ)

以(yǐ)某型航空(kōng)发動(dòng)機(jī)双(shuāng)半內(nèi)圈球軸承为(wèi)試验(yàn)对(duì)象(xiàng)，通(tòng)过(guò)将鋼(gāng)球更(gèng)換为(wèi)陶瓷球開(kāi)展(zhǎn)性(xìng)能(néng)試验(yàn)，对(duì)比混合陶瓷球軸承與(yǔ)鋼(gāng)制軸承外(wài)圈温(wēn)度(dù)，为(wèi)後(hòu)續发動(dòng)機(jī)鋼(gāng)制球軸承的(de)改制提(tí)供試验(yàn)依據(jù)。試验(yàn)結果(guǒ)表明(míng)：

（1）滑油(yóu)中斷試验(yàn)中混合陶瓷球軸承以(yǐ)較低(dī)的(de)軸承外(wài)环(huán)工作(zuò)温(wēn)度(dù)通(tòng)过(guò)了(le)滑油(yóu)中斷試验(yàn)，證明(míng)了(le)混合陶瓷球軸承具备更(gèng)好(hǎo)的(de)抗斷油(yóu)能(néng)力。

（2）承载(zài)能(néng)力試验(yàn)中混合球軸承在(zài)高(gāo)转速下(xià)工作(zuò)温(wēn)度(dù)明(míng)顯低(dī)于全(quán)鋼(gāng)軸承，表明(míng)混合陶瓷球軸承在(zài)高(gāo)转速下(xià)具有(yǒu)更(gèng)好(hǎo)的(de)温(wēn)升(shēng)性(xìng)能(néng)。