本书较系统、全面地介绍了航空燃气涡轮发动机主轴轴承的基础知识,包括航空发动机转子支承方案、转子支承结构及主轴轴承设计要求、滚动轴承的一般概念、结构特征及运动分析、摩擦效应分析、热分析方法和理论、航空发动机中主轴轴承的润滑冷却、常用材料、失效形式等,对几种典型军用、民用航空发动机的主轴轴承选用方案进行了举例说明。为了方便读者学习,书中提供了思考题。本教材按计划学时40学时编写,可根据不同专业要求挑选使用。
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丛书序
前言
第1章 航空发动机转子支承方案
1.1 单转子支承方案 002
1.1.1 四支点支承方案 002
1.1.2 三支点支承方案 003
1.1.3 二支点支承方案 005
1.2 多转子支承方案 006
1.2.1 多转子涡扇发动机 006
1.2.2 涡桨发动机 006
1.2.3 涡轴发动机 008
1.3 转子支承方案的设计要求 010
1.3.1 发动机总体结构设计的要求 010
1.3.2 转子支承方案的一些特点 010
1.3.3 止推支点在转子中的位置 011
思考题 012
参考文献 012
第2章 航空发动机转子支承结构
2.1 一般的转子支承结构 013
2.2 双排轴承的支承结构 014
2.2.1 双排滚珠轴承并列的支承结构 014
2.2.2 滚珠、滚棒轴承并列的支承结构 016
2.3 带中介轴承的支承结构 018
2.3.1 中介轴承的应用示例 018
2.3.2 中介轴承应用的注意事项 020
2.4 带弹性支座的支承结构 021
2.4.1 几种常见的弹性支座结构 022
2.4.2 挤压油膜阻尼器 025
2.5 风扇支点的结构特点 028
2.5.1 风扇支点的一般结构 028
2.5.2 风扇防甩出结构设计 029
2.5.3 风扇支点采用大直径滚棒轴承 031
2.6 涡轮支点的结构特点 033
2.6.1 涡轮支承的一般结构 033
2.6.2 涡轮防飞转结构设计 035
思考题 038
参考文献 038
第3章 航空发动机主轴轴承
3.1 主轴滚动轴承简介 039
3.1.1 主轴轴承概述 039
3.1.2 主轴轴承的类型 042
3.2 主轴轴承的设计准则 046
3.2.1 轴承转速(DN值) 046
3.2.2 轴承温度 047
3.2.3 轴承载荷 049
3.2.4 轴承润滑与冷却 050
3.3 主轴轴承的结构设计 051
3.3.1 内环分半的滚珠轴承 052
3.3.2 集成设计轴承 052
3.3.3 腰鼓形滚棒轴承 053
3.3.4 空心滚珠轴承 055
思考题 056
参考文献 056
第4章 滚动轴承基础分析
4.1 滚动轴承的几何关系 058
4.1.1 滚珠轴承 058
4.1.2 滚棒轴承 065
4.2 接触应力和变形 067
4.2.1 弹性接触的Hertz理论 067
4.2.2 次表面应力分布 072
4.2.3 变形与负荷的关系 075
4.3 滚动轴承中的载荷分布 077
4.3.1 径向载荷下的轴承 077
4.3.2 轴向载荷下的轴承 081
4.3.3 径向和轴向联合载荷下的轴承 083
4.4 滚动轴承的运动学关系 086
4.4.1 滚动轴承的理想运动 086
4.4.2 滚珠轴承的一般运动 088
思考题 093
参考文献 094
第5章 滚动轴承的摩擦效应
5.1 滚动轴承中的流体动力润滑 095
5.1.1 流体动压润滑理论 095
5.1.2 “长滑动轴承”模型 099
5.1.3 “短滑动轴承”模型 102
5.2 滚动轴承的弹性流体动力润滑 103
5.2.1 弹性流体动力润滑理论 104
5.2.2 弹流状态的油膜厚度 108
5.2.3 弹性流体动力润滑的摩擦力 112
5.3 滚动轴承内的流体黏性摩擦 113
5.3.1 滚动体拖曳阻力 113
5.3.2 滚动体受到的涡动力矩 115
5.3.3 保持架受到的涡动力矩 117
5.4 滚动轴承的分析方法 119
5.4.1 滚珠轴承拟静力学分析 120
5.4.2 滚棒轴承拟静力学分析 125
5.5 中介轴承的几何变形分析 130
5.5.1 离心力引起的整体变形 130
5.5.2 外加载荷引起的整体变形 131
思考题 133
参考文献 134
第6章 滚动轴承的产热与热分析
6.1 滚动轴承的摩擦产热 136
6.1.1 Palmgren计算模型 136
6.1.2 B.M.捷米道维奇计算模型 138
6.1.3 Flouros模型 140
6.1.4 SKF计算模型 140
6.2 滚动轴承内的热量传递 142
6.2.1 热传导 142
6.2.2 对流换热 147
6.3 滚动轴承热分析 148
6.3.1 热网络法基本原理 149
6.3.2 轴承中热网络法的实现 151
6.3.3 不同的轴承热网络模型 152
6.4 轴承热分析软件开发 155
6.4.1 轴承热分析软件设计 156
6.4.2 轴承热分析软件操作 158
思考题 160
参考文献 160
第7章 主轴轴承的润滑与冷却
7.1 主轴轴承的润滑冷却方式 162
7.1.1 常用的几种润滑冷却方式 162
7.1.2 滚动轴承的环下润滑 169
7.2 主轴轴承的润滑剂 172
7.2.1 滑油的分类 173
7.2.2 滑油的理化性能 173
7.2.3 滑油性能对发动机的影响 176
7.3 航空发动机的滑油系统 177
7.3.1 滑油系统的分类与系统组成 178
7.3.2 滑油系统的主要部件 181
7.4 轴承腔设计 187
7.4.1 轴承腔的设计准则 188
7.4.2 轴承腔油气两相流与换热 189
7.4.3 轴承腔密封 191
思考题 193
参考文献 194
第8章 主轴轴承的材料与失效
8.1 主轴轴承结构材料 195
8.1.1 轴承钢材料 196
8.1.2 陶瓷轴承材料 197
8.1.3 保持架材料 199
8.2 主轴轴承的失效与可靠性 201
8.2.1 主轴轴承的表面损伤 201
8.2.2 主轴轴承的其他失效模式 204
8.2.3 主轴轴承的打滑与滑蹭损伤 207
8.2.4 主轴轴寿命预估 209
8.3 航空发动机主轴轴承试验 212
8.3.1 主轴轴承试验 212
8.3.2 轴承零件试验器 214
思考题 217
参考文献 217
第9章 典型发动机主轴轴承选用方案
9.1 军用发动机主轴轴承选用方案 218
9.1.1 美国:从F100到F119、F136 218
9.1.2 苏联/俄罗斯:从РД-93到АЛ-31Ф 221
9.1.3 欧洲:MK202、EJ200和RB199 224
9.1.4 中国:WP7系列发动机 229
9.2 民用发动机主轴轴承选用方案 230
9.2.1 罗?罗公司:从RB211到遄达XWB 230
9.2.2 普惠公司:从JT9D到PW1000G 235
9.2.3 GE公司:从GE90到GEnx 238
9.2.4 SNECMA公司:从CFM56到LEAP 243
思考题 247
参考文献 247