Vòng bi động cơ máy bay
Vòng bikiểu
Tốc độ quay trục chính của động cơ máy bay cao, nhiệt độ đầu nóng cao, và...ổ trụcCần phải chịu tải trọng hướng trục và tải trọng hướng tâm, do đó ổ trục được chia thành hai loại: ổ trục đỡ hướng trục và ổ trục đỡ chuyển động: ổ trục đỡ hướng trục thường sử dụng ổ bi tiếp xúc góc ba điểm để chịu tải trọng hướng trục và kiểm soát khe hở hướng trục của stato quay; ổ trục đỡ chuyển động chỉ chịu tải trọng hướng tâm, và vì rôto sẽ chuyển động theo hướng trục do sự giãn nở và co lại nhiệt,ổ lăn hình trụThông thường, người ta sử dụng loại không có viền ở vòng ngoài hoặc vòng trong.
Hộp số phụ trợ động cơ máy bay thường được dẫn động bằng bánh răng trụ, và các ổ trục chỉ chịu tải trọng hướng tâm, đồng thời sự giãn nở nhiệt của rôto là nhỏ, do đóổ lăn hình trụVàvòng bi rãnh sâuChủ yếu là các lựa chọn.
Hộp giảm tốc truyền tải một lượng công suất lớn, một số trong đó sử dụng bánh răng xoắn, và các ổ trục cần chịu cả tải trọng hướng tâm và hướng trục, do đóổ lăn hình trụ, vòng bi rãnh sâuvà ba điểmổ bi tiếp xúc gócChủ yếu là các lựa chọn.
Động cơ máy bay sử dụng ổ bi tiếp xúc góc ba điểm vàVòng bi lăn hình trụ.
Vòng bi cầu tiếp xúc góc ba điểm
Khi động cơ máy bay hoạt động, tải trọng hướng tâm và tải trọng hướng trục sẽ được tạo ra trên trục chính, và một bộ ổ bi thường được đặt tại điểm tựa phía trước trục chính để chịu tải trọng hướng tâm hình thành do sự chồng chất của lực không cân bằng của mỗi trục và chuyển động quay tốc độ cao, đồng thời chịu tải trọng hướng trục chênh lệch giữa lực khí nén của quạt và máy nén hướng về phía trước và lực khí nén của tuabin hướng về phía sau.
So sánh cấu trúc của ổ bi rãnh sâu và ổ bi tiếp xúc góc ba điểm, tâm của rãnh vòng trong của ổ bi tiếp xúc góc ba điểm được trang bị độ lệch tâm hướng trục Lo, điều này làm cho khe hở hướng trục Ga và lượng dịch chuyển của rôto theo hướng trục nhỏ hơn và dễ dàng kiểm soát khe hở hướng trục của rôto quay động cơ hơn.
Ổ bi tiếp xúc góc ba điểm có cấu trúc vòng trong kép với hai nửa vòng, và thiết kế có thể tách rời của nửa vòng trong cho phép lắp đặt nhiều bi hơn, làm tăng đáng kể khả năng chịu tải của ổ bi.
So sánh cấu trúc của ổ bi tiếp xúc góc và ổ bi tiếp xúc góc ba điểm, ổ bi tiếp xúc góc chỉ có thể chịu tải trọng hướng trục một chiều, nếu cần chịu tải trọng hướng trục hai chiều thì cần phải ghép nối chúng lại với nhau, điều này sẽ chiếm nhiều không gian hơn và làm tăng khối lượng; vòng trong kép rưỡi của ổ bi tiếp xúc góc ba điểm có thể trực tiếp chịu tải trọng hướng trục hai chiều, giúp tiết kiệm khoảng 50% không gian và tăng khối lượng so với ổ bi tiếp xúc góc hai hàng hoặc nhóm ổ bi, đồng thời dễ lắp đặt, thuận tiện cho thiết kế động cơ.
Cụm lồng và bi của ổ bi tiếp xúc góc ba điểm có thể tách rời khỏi vòng ngoài, do đó có thể sử dụng lồng liền khối, có độ bền cao hơn, phù hợp với tốc độ quay cao và dễ dàng đạt được độ chính xác gia công cao hơn; Đồng thời, cấu trúc này cũng giúp việc lắp đặt và kiểm tra ổ bi thuận tiện hơn.
So với các loại ổ lăn trụ cơ khí thông thường, đường kính con lăn của ổ lăn trụ động cơ máy bay nhỏ hơn, và ưu điểm của nó như sau:
1) Nó có thể làm giảm lực cản khuấy dầu của con lăn trong quá trình vận hành tốc độ cao;
2) Lực quán tính nhỏ;
3) Có thể duy trì áp suất tiếp xúc đủ khi lực hướng tâm nhỏ để tránh hiện tượng trượt con lăn;
4) Do các bộ phận vòng đệm, con lăn và lồng có thể tách rời, nên có thể sử dụng lồng liền khối, có độ bền tốt hơn và ổn định ở tốc độ cao.
Vòng bi lăn hình trụCác ổ bi không có vành trong thường có chiều rộng vòng trong lớn hơn để bù lại chuyển động dọc trục giữa vòng trong và vòng ngoài do sự giãn nở nhiệt giữa trục và vòng trong của ổ bi, cũng như sự lệch trục tương đối giữa vòng trong và vòng ngoài do sai sót lắp ráp dọc trục của cụm rôto trong quá trình lắp ráp. Nếu không gian lắp đặt nhỏ hoặc có yêu cầu đặc biệt, có thể sử dụng trực tiếp trục hoặc vỏ ổ bi thay thế cho vòng trong không có vành.
Động cơ máy bayổ lăn hình trụThường gặp phải điều kiện làm việc với tải trọng hướng tâm nhỏ hoặc không có tải trọng hướng tâm, và tốc độ quay rất cao, các con lăn dễ bị trượt và cọ xát. Để ngăn ngừa hiện tượng trượt, người ta thường sử dụng các rãnh lăn không tròn để tạo tải trọng hướng tâm trước cho ổ bi, và thường sử dụng hai loại ổ bi có rãnh lăn không tròn phân bố tải trọng như ổ bi thông thường.
Vật liệu ổ trục
Nhiệt độ môi trường hoạt động của ổ trục tuabin động cơ rất cao, và thông thường cần phải làm mát ổ trục bằng một lượng dầu bôi trơn vài lít mỗi phút, nhưng nhiệt độ làm việc của ổ trục vẫn có thể đạt khoảng 250 °C.
Để đáp ứng điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao, vòng bi thường sử dụng thép 8Cr4Mo4V (M50) và các loại thép chịu nhiệt cao khác, được xử lý bằng phương pháp tôi nhiệt độ cao. Ngay cả khi nhiệt độ vòng bi đạt đến 400°C sau khi động cơ dừng hoạt động, nó vẫn đảm bảo hiệu suất của vòng bi. Để đáp ứng tuổi thọ mỏi lăn, độ cứng bề mặt của vật liệu vòng bi thường được yêu cầu không dưới 60 HRC ở nhiệt độ phòng. Thép 8Cr4Mo4V được tôi cứng toàn bộ bằng xử lý nhiệt, nhưng độ dẻo dai thấp hơn so với vật liệu cấu thành, dẫn đến nứt vòng đệm khi lực ly tâm của vòng đệm và ứng suất chu vi của trục lớn. Do đó, đối với vòng bi có giá trị dn vượt quá 2,5×10⁶ mm·r/min, cần phải sử dụng vật liệu G13Cr4Mo4Ni4V (M50NiL), có độ dẻo dai lõi tốt hơn.
Vật liệu vòng cách của ổ trục động cơ máy bay thường được làm bằng thép kết cấu như 40CrNiMoA (4030), và vòng cách cần được mạ bạc để giảm mài mòn trong giai đoạn khởi động. Vật liệu của phần tử lăn giống với vật liệu của vòng đệm, và độ cứng của nó thường tương đương với độ cứng của vòng đệm, trong một số trường hợp sẽ cao hơn vòng đệm từ 1 đến 2 HRC. Đôi khi bi cũng sử dụng các vật liệu gốm như silicon nitride, alumina và zirconia.
Thời gian đăng bài: 08/06/2026
