某航空發動機主軸軸承斷油試驗對比研究

王宇石, 李 穎

（1.中國航發哈爾濱軸承有限公司 研發中心，黑龍江 哈爾濱 150025；2. 哈爾濱電力職業技術學院，黑龍江 哈爾濱150030）

某航空發動機主軸軸承斷油試驗對比研究

王宇石1, 李 穎2

（1.中國航發哈爾濱軸承有限公司 研發中心，黑龍江 哈爾濱 150025；2. 哈爾濱電力職業技術學院，黑龍江 哈爾濱150030）

通過對國內軸承與國外軸承試驗后的游隙檢測、外觀檢查以及滑油光譜分析等對比，得到各項指標均正常，表明兩套軸承均通過斷油性能試驗，驗證了該型號國內軸承與國外軸承在斷油性能上相差無幾。

發動機；主軸軸承；斷油試驗；溫度；振動

1 前言

航空發動機主軸軸承是支撐發動機轉子系統正常運轉的關鍵零部件，其潤滑方式一般為油潤滑。在某些特殊情況下，發動機會產生供油中斷現象，導致短時間內軸承在貧油狀態下工作。因此，要求發動機主軸承具備一定的抗斷油工作能力，對軸承進行抗斷油試驗考核也就非常必要。

為了驗證某型發動機主軸承的抗斷油性能并且與國外軸承進行對比，進行了試驗方案設計，并根據主機單位提供的試驗參數，包括試驗轉速、試驗載荷等，對某型號國產發動機主軸軸承進行了斷油試驗。

2 試驗

2.1 試驗軸承

本次斷油試驗軸承為某型號航空發動機主軸軸承，位于發動機主軸1號支點，軸承類型為雙列角接觸球軸承，工況為內圈旋轉，外圈固定。

2.2 試驗設備及方案

根據試驗軸承類型、尺寸、轉速及載荷等情況，選擇在某小型航空發動機軸承試驗器上進行斷油性能試驗，試驗方案如圖1所示。

圖1 試驗方案示意圖

試驗軸系為簡支梁結構，試驗軸承位于軸系的兩支點端，一次試驗兩套，中間為陪試軸承，其中試驗軸承1為國產軸承，試驗軸承2為同型號國外軸承；徑向載荷由徑向加載組件通過承載體施加于中間陪試軸承再傳遞到兩端試驗軸承上，軸向載荷由軸向加載組件通過加載套直接施加于試驗軸承上；潤滑油通過噴油嘴噴入試驗軸承和陪試軸承，實現噴油潤滑，試驗軸承供油為雙端面噴油潤滑。

2.3 試驗條件及方法

目前，斷油試驗一般采用30s斷油規范[1]。

斷油試驗條件如表1所示。試驗方法為：軸承首先按照表1的工況運轉20min，然后中斷供油30s，斷油后繼續按照表1條件運行30min。重復以上程序連續完成3次斷油試驗。

表1 斷油試驗條件

斷油操作通過直接關閉供油管路閥門實現，避免僅關閉供油電機而可能存在斷油不徹底的情況發生。

試驗過程中，通過計算機監測系統，實時觀察試驗參數是否異常，若出現異常變化，則需及時停機進行檢查，并判斷試驗是否終止[2]。

3 試驗結果及分析

3.1 軸承溫度及振動分析

試驗過程中對相關試驗參數進行了檢測，主要包括：軸承溫度、供油溫度、回油溫度、軸向載荷、徑向載荷、主機振動等。試驗后對試驗數據進行了分析，其中軸承溫度和主體振動變化曲線如圖 2～4 所示。

由圖 2、圖3可知，在三次30s斷油過程中，軸承溫度有所升高，但相對升幅不大，并且隨供油而恢復至正常水平。由圖4可知，主體振動在斷油階段也出現增大，這可能是由于軸承處于不良潤滑條件下，軸承局部溫度升高，存在不規則熱應力及游隙變化使得局部運動發生變化，導致外部振動變大。

圖2 試驗軸承1溫度曲線圖

圖3 試驗軸承2溫度曲線圖

圖4 主體振動曲線圖

由以上試驗數據可以看出：國內、外兩套軸承均完成了斷油試驗考核，且試驗中兩軸承的相關參數變化情況相差不大。

3.2 軸承游隙檢查

軸承游隙是軸承性能的重要指標，試驗后對兩套試驗軸承的游隙進行檢查并與試驗前進行對比。由表2可知，試驗前后，軸承游隙基本上無變化。

表2 軸承游隙檢查結果

3.3 外觀檢查

斷油試驗后，對試驗軸承拆解進行外觀檢查，兩套軸承情況基本一致：外觀完好，無嚴重磨損、變形、燒傷等異常現象。內外圈滾道磨痕均勻，軌跡位置正常；保持架兜孔及引導面磨痕輕微、均勻；滾動體表面光滑，無燒傷變色等異常現象。表明試驗軸承斷油試驗后無異常。試驗后兩套軸承照片如圖 5～7 所示，其中，左邊圖為國內軸承，右邊為國外軸承。

3.4 滑油光譜分析

圖5 軸承外觀圖

圖6 軸承保持架及滾動體圖

圖7 軸承外滾道示意圖

為進一步驗證和分析軸承磨損情況，本次試驗過程中，每隔一段時間對潤滑油進行采樣，并對潤滑油中的金屬元素含量進行光譜分析，如Fe，Cr，Cu，Al，Ni，Ag等，得到軸承磨損情況，對軸承的性能進行微觀的檢測[3]（光譜分析過程及結果略）。滑油光譜分析結果表明，相關的金屬含量無超標現象，兩套軸承磨損情況均正常。

4 結論

本文對國、內外兩套同型號發動機主軸軸承進行了斷油試驗研究，兩套試驗均完成了3次30s斷油試驗，試驗中各項監測參數正常，試驗后軸承精度及外觀無明顯異常，兩套軸承的性能均可滿足斷油試驗要求。

在試驗過程中，國、內外兩套軸承在主要試驗參數變化上基本一致，試驗后兩套軸承在游隙變化及外觀上亦無明顯區別，試驗結果表明該型國產軸承抗斷油性能與進口軸承基本相當。

[1] 林國昌,徐從儒,林基恕. 某發動機主推力球軸承斷油試驗分析[J]. 航空發動機,1997,(02)∶32-34+41.

[2] 許冬冬,張金煥,郭紹鵬. 環下供油軸承的斷油試驗[J]. 軸承,2005,(05)∶26-27.

[3] 李愛. 航空發動機磨損故障智能診斷若干關鍵技術研究[D].南京航空航天大學,2013.

（編輯：王立新）

Comparative study on oil break test of aircraft engine spindle bearing

Wang Yushi1, Li Ying2
( 1. Research and Development Center, AECC Harbin Bearing Co., Ltd., Harbin 150025, China; 2. Harbin Electric Power Vocational Technical College, Harbin 150030, China )

Through the comparison of gap detection, appearance inspection and oil spectrum analysis after domestic bearing and foreign bearing test , all indicators are normal,it indicates that the two sets of bearings are performed through the oil performance test,and It is proved that the domestic bearing of this model is similar to that of foreign bearing.

aeroengine; spindle bearing; oil-break test; temperature; vibration

TH133.33+1

B

1672-4852（2017）02-0016-03

2017-04-18.

王宇石(1982-)，男，工程師.