一、那么航空发动机里面为什么会用到轴承这个零件呢?
首先,我们要知道轴承的功能是什么,轴承的功能用专业术语来讲,就是在不约束物体特定某个方向上的旋转自由度的同时,还能够控制两个物体之间的位置关系。所以你看轴承的内圈和外圈之间实际上是可以自由转动的,但是如果你想让内圈上下左右平移却根本无法做到,这就是轴承中的“动”与“不动”。而航空发动机里面有一个转动的大部件,叫做转子,这些转子的转速很高,往往会达到一两万转每分钟,但是发动机本身是不转的,所以航空发动机的一部分要转,一部分不转,这两个部分之间就一定要有一个交界面,这个交界面就是轴承。
二、轴承到底是怎么工作的?
为了要搞清楚航空发动机的轴承有多难设计,我们先不去说航空发动机有多高的转速、多么恶劣的工作环境,我们先要了解一件事情:轴承到底是怎么工作的?
在普通人眼里轴承就是很多个滚子支撑着外环,外环转起来,就带动着所有的滚子开始转动——也就是说所有的滚子都会滚动在内外环的相对运动下转动起来,所以他们都是均匀受力,而且整个轴承都会运转地严丝合缝。但是事情真的是这样吗?显然不是。比如说我们用汽车举例。汽车的车轴上也会使用轴承,但是显然,四个车轮不仅需要转动,还需要承载整个汽车的重量,所以承载车轴的轴承还会受到一个竖直方向上的力,而在这个竖直方向的力的作用下,轴承的受力远远不是上面这张动图里面那么地简单明了。
我们看看下面这张图,是轴承在真实工作状态下的受力,可以发现,因为轴承承载的物体往往会受到竖直方向上的力,所以每个滚子受到的力并非是均匀的。
而且在很多情况下,由于轴承需要允许滚子的受热膨胀,因此内环、滚子还有外环,三样东西并不是仅仅贴在一起的,而是在彼此之间留有一定的空隙,在竖直方向的力的作用下,很有可能轴承一圈数十个滚子,真正接触的只有几个。
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