CN106156420A - 航空用轴承保持架平衡品质分级的方法 - Google Patents

航空用轴承保持架平衡品质分级的方法 Download PDF

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史慧楠
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Abstract

航空用轴承保持架平衡品质分级的方法。本发明解决了现有的转子平衡品质分级中无法确定航空用轴承保持架的平衡品质等级的方法，参照家标准恒态转子平衡品质分级指南GB/T 9239.1，确定组装好的转子的平衡品质等级，对于轴承保持架，选取组装好的转子平衡品质等级的高一级与低一级，作为后序步骤中平衡品质级别的参考范围；确定轴承保持架的工作转速nm，工作转速nm的计算公式为nm＝0.5[ni(1‑γ)+no(1+γ)]，根据计算的轴承保持架的工作转速，确定其平衡品质级别。本发明用于航空用轴承保持架的平衡品质分级。

Description

航空用轴承保持架平衡品质分级的方法
技术领域
本发明涉及一种平衡品质分级方法，具体涉及一种航空用轴承保持架平衡品质分级的方法。
背景技术
在机械振动领域中，理想情况下回转体旋转与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。但在实际应用中的各种回转体，由于材质不均匀或毛坯缺陷以及加工中产生的误差，造成了回转体的不平衡，即使静态平衡，在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，从而产生不平衡的离心力，造成动态的不平衡。不平衡是质量和几何中心线不重合所导致的一种故障状态(质心不在旋转轴上)，不平衡带来的后果是增加附加载荷，是设备和零件损坏的最常见的故障之一，其表现为振值随时间的延长而逐渐增大。动不平衡会产生离心力，离心惯性力作用到机械及其基础上，引起振动，产生噪音，加速零件磨损，缩短机械寿命，严重时造成破坏性事故。据统计，有50％左右的机械振动是由不平衡力引起的。因此，有必要改变转子重量分配，减小不平衡量使其达到允许的平衡精度等级，使因此产生的机械振动幅度降在允许范围内。
目前行业内关于恒态(刚性)转子平衡品质要求主要针对于典型的完全组装好的转子(例如航空燃气轮机、发动机、风机)进行分类，对零件及特殊情况(例如轴承保持架)建议相邻较高或较低的级别替代。未明确零件及特殊情况的平衡品质等级，导致在加工过程中，同类零件的不平衡量要求不同，平衡品质参差不齐，对产品加工和客户验收带来很大麻烦。随着现代工业技术的迅速发展，消除转动机械振动的问题日趋重要，而转子本身的不平衡在很大程度上是引起机械振动的一项重要因素，这一点在高速、精密机械中尤为突出。据统计，旋转机械的振动问题有30％以上都是由转子不平衡引起的，现有标准直接确定不平衡量，而国际与国家标准都是按平衡品质等级来衡量工件的平衡质量，因此未明确环类转子的平衡品质等级是引起旋转机械振动问题的主要原因。
保持架在轴承中起到均匀分离滚动体的作用，且在工作运转过程中，不直接受接触载荷，但对其不平衡量的要求非常严格，在一定程度上，轴承的寿命受保持架不平衡量的影响非常大。因此对保持架的平衡品质级别确定，需要明确且统一标准。
发明内容
本发明是为了解决现有的转子平衡品质分级中无法确定航空用轴承保持架的平衡品质等级的问题，进而提供了一种航空用轴承保持架平衡品质分级的方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
航空用轴承保持架平衡品质分级的方法，步骤如下：
一、参照家标准恒态转子平衡品质分级指南GB/T 9239.1，确定组装好的转子的平衡品质等级，对于轴承保持架，选取组装好的转子平衡品质等级的高一级与低一级，作为后序步骤中平衡品质级别的参考范围；
二、确定轴承保持架的工作转速nm，单位为r/min：
工作转速nm的计算公式为nm＝0.5[ni(1-γ)+no(1+γ)] (公式一)
其中：γ＝Dw×cosα/dm (公式二)
dm为轴承节圆直径，其计算公式为dm＝(D+d)/2，单位为mm；
D为外圈外径，d为内圈内径，单位为mm
α为接触角，单位为度
Dw为滚动体直径，单位为mm
ni为内圈转速，单位为r/min
no为外圈转速，单位为r/min
三、根据计算的轴承保持架的工作转速，确定其平衡品质级别，具体方法为：
若为主轴轴承保持架，其保持架转速若小于或等于950r/min，则平衡品质级别为G4；其保持架转速若大于950r/min，则平衡品质级别为G2.5；
若为附件轴承保持架，其保持架转速若小于或等于950r/min，则平衡品质级别为G6.3；其保持架转速若大于950r/min，则平衡品质级别为G4。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
为航空用轴承保持架确定了平衡品质分级方法，规范了精度等级分类，系统的提高转子不平衡量，减小噪声，减小振动，提高轴承的使用寿命，降低产品功耗。
具体实施方式
具体实施方式一：航空用轴承保持架平衡品质分级的方法，步骤如下：
一、参照国家标准恒态(刚性)转子平衡品质分级指南GB/T 9239.1，确定组装好的转子的平衡品质等级，对于轴承保持架，选取组装好的转子平衡品质等级的高一级与低一级，作为后序步骤中平衡品质级别的参考范围；
二、确定轴承保持架的工作转速nm，单位为r/min：
工作转速nm的计算公式为nm＝0.5[ni(1-γ)+no(1+γ)] (公式一)
其中：γ＝Dw×cosα/dm (公式二)
dm为轴承节圆直径，其计算公式为dm＝(D+d)/2，单位为mm；
D为外圈外径，d为内圈内径，单位为mm
α为接触角，单位为度
Dw为滚动体直径，单位为mm
ni为内圈转速，单位为r/min
no为外圈转速，单位为r/min
三、根据计算的轴承保持架的工作转速，确定其平衡品质级别，具体方法为：
若为主轴轴承保持架，其保持架转速若小于或等于950r/min，则平衡品质级别为G4；其保持架转速若大于950r/min，则平衡品质级别为G2.5；
若为附件轴承保持架，其保持架转速若小于或等于950r/min，则平衡品质级别为G6.3；其保持架转速若大于950r/min，则平衡品质级别为G4。
主轴指从发动机或电动机接受动力并将它传给其他机件的轴，直接安装在主轴上的轴承称为主轴轴承。除主轴以外其他工作部位安装的轴承称为附件轴承。
根据产品工况信息，因在载荷、温度及断油等方面的要求较为苛刻，其主轴轴承保持架平衡品质级别可参照发动机平衡品质级别，而附件轴承保持架级别可适当调整至较低级别。
对于轴承保持架许用剩余不平衡量，按照国家标准恒态(刚性)转子平衡品质分级指
南GB/T 9239.1中的公式进行计算，
式中：
Uper——许用剩余不平衡量的数值，单位为克毫米(g.mm)；
G——所选用的平衡品质级别的数值，单位为毫米每秒(mm/s)；
m——转子质量的数值，单位用千克(kg)表示；
Ω——最高工作转速的角速度数值，单位用弧度每秒(rad/s)表示，其中Ω≈nm/10且工作转速nm的单位为转每分(r/min)；
工作转速nm按公式一计算。
公式三中所选用的平衡品质级别G按步骤三中的方法选择，一般原则上附件轴承保持架可不用要求不平衡量，但若要计算许用剩余不平衡量，则步骤三中的选择方法只适用于滚子轴承和角接触球轴承。
具体实施方式二：本发明所述的航空用轴承保持架平衡品质分级的方法用于航空发动机或燃气轮机的轴承保持架平衡品质分级。对于发动机来说，将支撑发动机转子系统的轴承称为主轴轴承，将支撑发动机附件传动系统的轴承称为附件轴承。其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。

Claims (2)

1.一种航空用轴承保持架平衡品质分级的方法，其特征在于：步骤如下：
一、参照家标准恒态转子平衡品质分级指南GB/T 9239.1，确定组装好的转子的平衡品质等级，对于轴承保持架，选取组装好的转子平衡品质等级的高一级与低一级，作为后序步骤中平衡品质级别的参考范围；
二、确定轴承保持架的工作转速nm，单位为r/min：
工作转速nm的计算公式为nm＝0.5[ni(1-γ)+no(1+γ)] (公式一)
其中：γ＝Dw×cosα/dm (公式二)
dm为轴承节圆直径，其计算公式为dm＝(D+d)/2，单位为mm；
D为外圈外径，d为内圈内径，单位为mm
α为接触角，单位为度
Dw为滚动体直径，单位为mm
ni为内圈转速，单位为r/min
no为外圈转速，单位为r/min
三、根据计算的轴承保持架的工作转速，确定其平衡品质级别，具体方法为：
若为主轴轴承保持架，其保持架转速若小于或等于950r/min，则平衡品质级别为G4；其保持架转速若大于950r/min，则平衡品质级别为G2.5；
若为附件轴承保持架，其保持架转速若小于或等于950r/min，则平衡品质级别为G6.3；其保持架转速若大于950r/min，则平衡品质级别为G4。
2.根据权利要求1所述的航空用轴承保持架平衡品质分级的方法，其特征在于：用于航空发动机或燃气轮机的轴承保持架平衡品质分级。
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