Характеристики трения с микрокалипками канавки высокоскоростных и легких подшипников шпинделя шарика

Для проблем с микроэлементом и прокаткой основного шарикового шарикового шарикового шарика двигателей самолетов в условиях высокоскоростной и легкой нагрузки предполагается, что трение на контакт контактной поверхности отрицательно коррелирует с площадью зоны адгезии. Модель Micro Slip устанавливается на основе принципа упругой деформации материала контактной поверхности для изучения линий раздвижного смещения, линий скорости скольжения, контактного напряжения Герца, соотношения скольжения и трения с нагрузкой во внутренних и внешних канавках. Результаты показывают, что увеличение скорости подшипника заставляет линию скользящего смещения и линии скорости скольжения стального шарика во внутренних и внешних канавках, имеющих тенденцию к площади пика контактного напряжения, увеличивается трение, и тенденция скольжения усиливается; Уменьшение радиальной нагрузки подшипника приводит к увеличению тенденции к микрокашированию стального шарика во внутренней канавке и оказывает меньшее влияние на внешнюю канавку; Когда скорость составляет 22 000 r\/min, соотношение скольжения стального шарика к внешней канавке в 4,4 раза больше, чем у внутренней канавки; В тех же условиях скорости, трение прокатки между стальным шариком и внешней канавкой в ​​7-13 раз больше, чем у внутренней канавки; Когда радиальная нагрузка составляет 50 Н, трение прокатки между стальным шариком и внешней канавкой в ​​7,6 раза больше, чем у внутренней канавки, а стальный шарик более подвержен общему скольжению и износу микрокаширования во внешней канавке.

Ключевые слова Rolling Purping; подшипник веретена; Авиационный двигатель; канавка; катание на трение; Микро-скольжение
Ротор современных авиационных двигателей является легким по весу и высокой скорости, а результирующие высокоскоростные и условия нагрузки на свет влияют на характеристики трения контакта канавки шпинделя шарика. Во время нормальной работы стальный шарик подшипника не разрешается скользить макроскопически на канавке. Однако из -за стеснения между внутренними и внешними кольцами и стальным шариком (соотношение радиуса стального шарика к радиусу кривизных ринге) и упругой деформация контактного материала, стальный шарик всегда имеет крошечный локальный скольжение в области контакта. Высокая скорость заставляет локальный скольжение стального шарика, придерживаясь площади контактного напряжения. Скорость микрокаширования слишком высока, что приводит к серьезному износу канавки и сокращению срока службы подшипника. Высокая скорость уменьшает область адгезии стального шарика в области контакта, увеличивает трение на прокат и делает стальный шарик, как правило, скользят макроскопически. Легкая нагрузка на подшипник также увеличивает катание на стальном шарике, что позволяет стальному шару легко скользить в целом. Следовательно, характеристики микро-скольжения и катания на стальном шарике подшипника в канавке ограничивают максимальную скорость и условия нагрузки подшипника. После того, как микросолип простирается на всю зону контакта, это приведет к серьезным отказам двигателя. Различие площадь адгезии и площадь скольжения контактного эллипса и прогнозирование локальных характеристик микро-скольжения и катания на стальном шарике полезны для конструкции подшипника, безопасного применения и анализа производительности.
Внутренние и иностранные ученые провели большое количество исследований по характеристикам трения контакта с шариковыми бороздками [1-3]. Основное внимание уделяется напряжению сдвига трения, тяги трения и крутящем моментом стального шарика в канавке. Общая тяга трения получается путем интеграции напряжения сдвига трения во всей области контакта. Тем не менее, локальные характеристики микро-скольжения и скольжения обычно не рассматриваются для области контакта, а неотъемлемая граница напряжения сдвига не отличается. Фактически, стальный шарик катится не полностью в области контакта. По мере увеличения соотношения слайд-ролля увеличивается упругая деформация материала контактной поверхности. Когда он накапливается в определенной степени, канавка будет иметь локальный микрооскаль, а затем область эллиптической адгезии будет продолжать уменьшаться, а трение прокатывания будет продолжать увеличиваться. Наконец, вся область контакта превращается в зону скольжения. Прокативное трение стального шара тесно связано с коэффициентом трения, контактным напряжением, геометрическими размерами и зоной адгезии площадью контакта. Reuss et al. [4] установили модель трения на ходу для линейных шариковых подшипников, предполагая, что трение катания в области контактной адгезии линейно изменяется с смещением проката. Линия перехода с скольжениями и чистая линия проката определяется с использованием максимального относительного смещения, а минимальный крутящий момент трения в качестве условий, соответственно, и свойства скольжения контактной эллиптической поверхности анализируются для получения трения каждой зоны скольжения. Kimura et al. [5] изучали проблему износа микрокаширования между стальными шариками и канавками. Зона адгезии контактного эллипса была определена на основе относительного раздвижного смещения, вызванного упругой деформацией материала поверхности контакта, чтобы адаптироваться к разнице скорости вращения, а зона скольжения была разделена в соответствии с силой тяги в точке контакта, превышающей максимальную силу статического трения. Ning Fenging et al. [6] предложили модель микроскол для контакта между стальными шариками и канавками, но не провели углубленное исследование процесса моделирования, поведения микрооскальивания и факторов, влияющих на трение.
Некоторые ученые провели исследование характеристик контакта с шариковыми подшипниками для вертолетных редукторов и ветряных турбин [7-8], фокусируясь на канавке, микроэлементном износ: Kwak et al. [9] установили локальную модель эластичного контакта с подшипниками углового контакта с колесным контактом на основе полуинфинитного предположения тела, и использовали функции влияния для выполнения трехмерного контактного анализа, чтобы получить положение и размер контактного эллипса канавки при предельной осевой нагрузке; Pathuvoth et al. [10] использовали максимальное контактное напряжение усечения эллипса, чтобы оценить статическую нагрузочную способность подшипника поворота; MA Zikui et al. [11] рассчитали крутящий момент трения шарикового подшипника на основе теории ползучести контакта, обнаруживая адгезию и характеристики катания стального шарика в канавке. Вышеуказанные исследования в основном анализируют характеристики микрооскальивания канавки с шариком в условиях низкой скорости и тяжелой нагрузки, а исследования по отношению к скольжению канавки недостаточны. Обычно соотношение скольжения между стальным шариком и канавкой небольшое, но это основной фактор, влияющий на трение канавки [12]: Zhao Erhui et al. [13] установили точечную контактную модель эластогидродинамической смазки для изучения влияния соотношения скольжения на границе раздела нефтяной пленки на эластогидродинамическую смазку, указывая на то, что увеличение соотношения скольжения приводит к значительному увеличению амплитуды скольжения интерфейса и скольжения, а способность подшипника в зоне скольжения уменьшается на 6,4%; Zhang Binbin et al. [14] изучили влияние соотношения скольжения на термическую эластогидродинамическую смазку угловых контактных шариков. Результаты показывают, что увеличение коэффициента скольжения приводит к тому, что пик давления нефтяной пленки и депрессия нефтяной пленки имеет тенденцию к центру давления, а амплитуда продолжает увеличиваться; Zhang Yu et al. [15] изучали характеристики трения подшипников с помощью эластогидродинамической смазки и указали, что увеличение коэффициента скольжения может увеличить коэффициент трения. Следовательно, коэффициент скольжения поверхности контакта напрямую влияет на распределение контактной нагрузки и размер зоны скольжения.
Таким образом, в прошлом, изучая крутящий момент трения стального шарика в канавке, весь контактный эллипс использовался в качестве неотъемлемой границы напряжения сдвига, не проводя различий между зоной адгезии и зоной скольжения, и было невозможно предсказать характеристики локального скольжения и трения. Было также отсутствие исследований по характеристикам трения микрокалипая в канавке в условиях высокоскоростной и легкой нагрузки. Следовательно, эта статья направлена ​​на высокоскоростные и условия легкой нагрузки авиационных двигателей, предполагает, что прокатная сила трения контактного эллипса негативно коррелирует с площадью зоны адгезии и устанавливает модель микрофильпа в шпинделе, основываясь на принципе упругого деформации материала контакта. Сдвижные линии смещения, скользящие линии скорости, распределение напряжений контакта с герццовым контактом, соотношение скольжения и катание на трение стального шарика во внутренних и внешних канавках, чтобы выявить локальные характеристики микро-скольжения и холмирования трения в рамках высокоскоростной и легкой нагрузки.