Ležaji letalskih motorjev
Ležajtip
Hitrost vretena letalskega motorja je visoka, temperatura vročega dela je visoka inležajmora prenašati aksialno in radialno obremenitev, zato je ležaj razdeljen v dve kategoriji: aksialni ležaj in plavalni ležaj: aksialni ležaj običajno uporablja tritočkovni kotni kroglični ležaj za prenašanje aksialne obremenitve in nadzor aksialne zračnosti vrtečega se statorja; potovalni ležaji prenašajo samo radialne obremenitve, in ker se rotor zaradi toplotnega raztezanja in krčenja premika v aksialni smeri,valjasti valjčni ležajibrez robov na zunanjem ali notranjem obroču se običajno uporabljajo.
Pomožne menjalnike letalskih motorjev običajno poganjajo čelni zobniki, ležaji pa prenašajo le radialne obremenitve, toplotni raztezek rotorja pa je majhen, zatovaljasti valjčni ležajiinkroglični ležaji z globokimi utoriso v glavnem izbrani.
Reduktor prenaša veliko količino moči, od katerih nekatere uporabljajo vijačne zobnike, ležaji pa morajo prenašati tako radialne kot aksialne obremenitve, zatovaljasti valjčni ležaji, kroglični ležaji z globokimi utoriin tritočkovni metakkotni kontaktni kroglični ležajiso v glavnem izbrani.
Letalski motorji uporabljajo tritočkovne kotne kroglične ležaje incilindrični valjčni ležaji.
Tritočkovni kotni kroglični ležaji
Ko letalski motor deluje, se na vretenu ustvarjata radialna in aksialna obremenitev, na točki vrtenja pred vretenom pa je običajno nameščen sklop krogličnih ležajev, ki prenašajo radialno obremenitev, ki nastane zaradi superpozicije neuravnotežene sile vsake gredi in vrtenja pri visoki hitrosti, hkrati pa prenašajo razliko aksialne obremenitve med pnevmatsko silo ventilatorja in kompresorja naprej ter pnevmatsko silo nazaj od turbine.
Primerjava strukture krogličnih ležajev z globokim utorom in tritočkovnih kotnih kontaktnih krogličnih ležajev kaže, da je središče notranjega obročnega utora tritočkovnega kotnega kontaktnega krogličnega ležaja opremljeno z aksialno ekscentričnostjo Lo, zaradi česar je njegova aksialna zračnost Ga in količina rotorja v aksialni smeri manjša ter lažje nadzoruje aksialno zračnost vrtečega se grelnika motorja.
Tritočkovni kotni kroglični ležaj ima dvojno pol-notranjo obročasto strukturo, njegova pol-notranja obročasta ločljiva zasnova pa omogoča namestitev več kroglic, kar znatno poveča nosilnost.
Primerjava strukture kotnih krogličnih ležajev in tritočkovnih kotnih krogličnih ležajev: kotni kroglični ležaji lahko prenesejo le enosmerne aksialne obremenitve, če pa morajo prenašati dvosmerne aksialne obremenitve, jih je treba kombinirati, kar bo zavzelo več prostora in povečalo maso; dvojni in pol notranji obroči tritočkovnih kotnih krogličnih ležajev lahko neposredno prenesejo dvosmerne aksialne obremenitve, kar lahko prihrani približno 50 % prostora in kakovosti v primerjavi z dvovrstnimi ali skupinskimi nosilnimi kotnimi krogličnimi ležaji, poleg tega pa jih je enostavno namestiti, kar je priročno za zasnovo motorja.
Kletko in kroglični sklop tritočkovnega kotnega krogličnega ležaja je mogoče ločiti od zunanjega obroča, zato se lahko uporabi enodelna trdna kletka, ki ima večjo trdnost, je primerna za visoke hitrosti vrtenja in je lažje doseči večjo natančnost obdelave; hkrati pa konstrukcija olajša tudi namestitev in pregled ležajev.
V primerjavi z običajnimi mehanskimi cilindričnimi valjčnimi ležaji je premer valjčka cilindričnih valjčnih ležajev letalskih motorjev manjši, njegove prednosti pa so naslednje:
1) Med delovanjem pri visoki hitrosti lahko zmanjša upor valja pri mešanju olja;
2) Vztrajnostna sila je majhna;
3) Zadosten kontaktni tlak se lahko vzdržuje, ko je radialna sila majhna, da se prepreči zdrs valjčka;
4) Ker je mogoče ločiti komponente obroča, valja in kletke, se lahko uporabi trdna kletka, ki ima boljšo trdnost in stabilnost pri visokih hitrostih.
Cilindrični valjčni ležajiNotranji obroč brez prirobnice ima običajno večjo širino notranjega obroča, da se prilagodi aksialnemu gibanju med notranjim in zunanjim obročem, ki ga povzroči raztezek zaradi toplotnega raztezanja med gredjo in notranjim obročem ležaja, ter relativni neusklajenosti med notranjim in zunanjim obročem, ki jo povzroči aksialna napaka pri montaži rotorskega sklopa med montažo. Če je prostor za vgradnjo majhen ali obstajajo posebne zahteve, se lahko namesto notranjega obroča brez prirobnice neposredno uporabi gred ali ohišje ležaja.
Aerodinamični motorvaljasti valjčni ležajiPogosto se soočajo z delovnimi pogoji majhne ali brez radialne obremenitve, hitrost vrtenja pa je zelo visoka, zaradi česar so valjčki nagnjeni k zdrsu in trenju. Da bi preprečili zdrs, se za doseganje radialne prednapetosti ležaja pogosto uporabljajo nekrožne dirkališča, pri čemer se pogosto uporablja porazdelitev obremenitve dveh tipičnih nekrožnih ležajev dirkališča.
Material ležaja
Temperatura delovnega okolja ležaja turbine motorja je zelo visoka in običajno je treba ležaj hladiti z več litri mazalnega olja na minuto, vendar lahko delovna temperatura ležaja še vedno doseže približno 250 °C.
Za izpolnjevanje visokotemperaturnih delovnih pogojev se ležajni obroč običajno uporablja iz jekla 8Cr4Mo4V (M50) in drugih visokotemperaturnih ležajnih jekel ter se obdela z visokotemperaturnim popuščanjem. Tudi če temperatura ležaja po zaustavitvi motorja doseže 400 °C, se še vedno zagotavlja delovanje ležaja. Za doseganje trajnosti kotalne utrujenosti mora površinska trdota ležajnega materiala pri sobni temperaturi običajno biti najmanj 60 HRC, skupno jeklo 8Cr4Mo4V pa se s toplotno obdelavo utrdi, vendar je žilavost manjša od žilavosti materiala konstrukcijskega elementa, kar bo povzročilo razpoke na obroču, ko sta centrifugalna sila na obroču in obodna napetost gredi velika. Zato morajo biti ležaji, ki presegajo 2,5 × 106 mm · vrt/min, izdelani iz materiala G13Cr4Mo4Ni4V (M50NiL), ki ima boljšo žilavost jedra.
Material kletke ležajev letalskih motorjev je običajno izdelan iz konstrukcijskega jekla, kot je 40CrNiMoA (4030), kletka pa mora biti posrebrena, da se zmanjša obraba med zagonom. Kotalni element je enak materialu ferule, njegova trdota pa je običajno enaka trdoti ferule, v nekaterih primerih pa je za 1 ~ 2 HRC višja od trube ferule. Včasih se za kroglico uporabljajo tudi keramični materiali, kot so silicijev nitrid, aluminijev oksid in cirkonijev dioksid.
Čas objave: 8. junij 2026
