RP-3燃料輸送泵用陶瓷軸承技術(shù)研究.pdf

1、航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料輸送泵的支撐軸承直接工作在燃料介質(zhì)中，軸承的工作性能受到燃料介質(zhì)的直接影響。隨著航空航天工業(yè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的要求逐步提高，燃料輸送泵的工作轉(zhuǎn)速和載荷也不斷增大，對(duì)軸承性能提出了更高的要求，本文針對(duì)RP-3燃料介質(zhì)中工作的高速重載陶瓷球軸承開(kāi)展了研究，為實(shí)際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
　　軸承接觸配副的摩擦性能與工作介質(zhì)在摩擦副表面的潤(rùn)濕性能相關(guān)。為獲得陶瓷軸承中各元件與燃料介質(zhì)的潤(rùn)濕性能，選用去離子水、丙三醇、甲酰胺

2、三種已知性能參數(shù)的檢測(cè)試劑，分別測(cè)量了三種液體在陶瓷和軸承鋼表面的接觸角，利用Young方程和表面自由能估算理論計(jì)算了Si3N4和Cr4Mo4V的表面自由能，同時(shí)考察了在Cr4Mo4V表面離子注入與沉積N+、DLC、TiC三種表面改性方式對(duì)其表面自由能的影響，然后測(cè)量了RP-3燃料對(duì)陶瓷和軸承鋼表面的潤(rùn)濕特性。結(jié)果表明表面自由能的高低順序依次為Si3N4、注入TiC軸承鋼、注入DLC軸承鋼、未處理軸承鋼和注入N+軸承鋼。RP-3燃料潤(rùn)濕

3、性能好壞依次為未處理軸承鋼、注入N+軸承鋼、注入DLC軸承鋼、注入TiC軸承鋼。
　　利用球盤(pán)式摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試了Si3N4/Cr4Mo4V配副在干摩擦和RP-3燃油中的摩擦磨損性能，并考察了軸承鋼表面改性后對(duì)配副摩擦磨損性能的影響。表面改性后，在干摩擦條件下，配副的摩擦系數(shù)、耐磨性都明顯得到改善，改善程度依次為注入TiC、DLC、N+。在燃油中，各個(gè)配副的摩擦系數(shù)變化趨勢(shì)與燃油在其表面的潤(rùn)濕性能變化趨勢(shì)基本一致，且比干摩擦條件

4、下有很大的降低；從磨損形貌上看，注入DLC的改性層試樣磨損較輕，而注入TiC的改性層發(fā)生了大片的脫落，注入N+的改性層與未處理試樣磨損機(jī)理基本一致。
　　用ANSYS有限元分析軟件對(duì)Si3N4/Cr4Mo4V球盤(pán)接觸副的接觸應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬，并且分析了Cr4Mo4V表面改性層對(duì)接觸應(yīng)力的影響。分別以未改性軸承產(chǎn)生最大接觸應(yīng)力2.2GPa、2.5GPa、2.8GPa和3.2GPa所施加的載荷為基準(zhǔn)，比較了改性前后的應(yīng)力分布，以及最