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题名极端工况下脂润滑高速角接触球轴承的温度特性研究
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作者
李焱
张坤
黄恩亮
郭磊
龚建波
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机构
中国科学院工程热物理研究所
轻型涡轮动力全国重点实验室
中国科学院大学航空宇航学院
青岛航空技术研究院
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出处
《机电工程》
北大核心
2025年第7期1237-1246,共10页
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基金
中国科学院国防科技创新重点部署项目(KGFZD-145-21-06)
泰山学者特聘专家项目(E4900Q04)。
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文摘
为了探究某型号轻型短寿涡扇发动机前轴承配装7006脂润滑高速角接触球轴承后,在发动机极端工况下是否能够稳定工作的问题,对该7006脂润滑轴承按照轻型短寿涡扇发动机一号轴承的工作转速载荷进行了加载,在有无引气的条件下进行了脂润滑高速角接触球轴承的温度特性研究。首先,搭建了脂润滑轴承试验台,模拟了发动机大载荷、高转速工况下的考核环境,对轴承开展了考核试验,测试了在不同径向载荷、轴向载荷及转速工况下的脂润滑轴承温度特性,并通过向试验工装中通入热油的方式模拟了发动机轴承腔室温度,测试了该脂润滑轴承在发动机真实工作环境下的温度表现;然后,为降低现有7006脂润滑轴承在发动机极端工况下的运行温度,使用Fluent软件模拟了发动机在极端工况下,从风扇后引气对前轴承散热以及不同引气速度和引气温度下的轴承温度分布;最后,由于该发动机风扇后气流的温度限制,选择了引气温度80℃,引气速度10 m/s的方案,将该7006脂润滑高速角接触球轴承安装在轻型短寿涡扇发动机中,开展了整机试验,以验证该引气方案能满足发动机前轴承在极端工况下的使用需求,并将试验结果与仿真结果进行了对比分析。研究结果表明:整机试验数据与仿真结果拟合度较高,前轴承外环温度误差在15%以内,并通过了2.5 h的寿命考核,从而说明该引气方案能满足发动机前轴承在极端工况下的使用需求;引气温度100℃、引气速度1 m/s和5 m/s时,轴承最高温度均高于180℃,10 m/s时最高温度为177℃;引气温度80℃、引气速度1 m/s时,轴承最高温度为166℃。处于高速旋转状态的7006脂润滑轴承引气速度相对旋转速度较小时,温度受轴向引气速度变化影响小,受引气温度变化影响大。
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关键词
轻型短寿涡扇发动机
高速角接触球轴承
引气冷却脂润滑轴承
引气散热分析
引气速度
轴承温度场
Fluent
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Keywords
lightweight short-life small turbofan engine
high speed angular contact ball bearing
air-entraining cooling grease lubrication bearing
air bleed heat dissipation analysis
bleeding speed
bearing temperature field
Fluent
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分类号
TH133.3
[机械工程—机械制造及自动化]
V235.11
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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