機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的軸承潤(rùn)滑是一大難題，由于高旋轉(zhuǎn)速度和極寬的溫度范圍，這些問(wèn)題是非常嚴(yán)峻的，目前用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的滾動(dòng)接觸軸承的材的溫度受到限制，以至于現(xiàn)在正在考慮全新的材。提供了一些數(shù)據(jù)，顯示了某些材在高速和高溫下滾動(dòng)接觸軸承及其保持架（隔板，保持架）的可接受的摩擦和磨損性能。對(duì)于液體潤(rùn)滑軸承，通過(guò)適當(dāng)?shù)谋３旨芎洼S承設(shè)計(jì)，滾動(dòng)接觸軸承的極限速度可以得到顯著改善。寬溫度范圍也對(duì)潤(rùn)滑劑施加溫度限制問(wèn)題。合成潤(rùn)滑劑的極限溫度比石油高得多。對(duì)于更高的溫度，由于更好的熱穩(wěn)定性，正在考慮固體或氣體潤(rùn)滑劑。諸如MoS2和石墨等固體在高溫（500°至1000°F）下對(duì)滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑非常有效。類(lèi)似地，氣體已經(jīng)在高溫下用作潤(rùn)滑劑。對(duì)1000°F外部加壓空氣軸承的初步研究表明，非旋轉(zhuǎn)軸承在該溫度下以穩(wěn)定的方式支撐載荷。噴油潤(rùn)滑廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪機(jī)械，大功率傳動(dòng)系統(tǒng)，是高速軸承潤(rùn)滑的常見(jiàn)形式之一。由于滾動(dòng)元件和保持架的攪拌，復(fù)雜的油氣兩相流將存在于噴油潤(rùn)滑的高速滾動(dòng)軸承的腔體中。兩相流場(chǎng)的特性對(duì)軸承的發(fā)熱和溫度分布有著決定性的影響，對(duì)軸承的性能和使用壽命有很大影響。射流速度是影響軸承腔內(nèi)油氣兩相流場(chǎng)的重要因素。使用多相流的VOF方法和RNGk-3湍流模型。通過(guò)數(shù)值計(jì)算和分析了不同運(yùn)行速度和射流速度下軸承腔內(nèi)的流場(chǎng)。研究了射流速度和運(yùn)行速度對(duì)軸承腔內(nèi)油量分?jǐn)?shù)和攪拌轉(zhuǎn)矩的影響。 

由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的高溫，快速和過(guò)載，傳統(tǒng)的油潤(rùn)滑有時(shí)不起作用。因此，比瑟奴潤(rùn)滑劑工程師與多家航空發(fā)動(dòng)機(jī)工程師合作，并推出比瑟奴A.GREASE-05/CU機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)軸承高低溫潤(rùn)滑脂，采用微鉬石墨結(jié)合體用于改善本文中的潤(rùn)滑不足。并提供顯微硬度，摩擦系數(shù)和磨損率測(cè)試：采用GLC，與典型軸承材相比，硬度至少提高兩倍，摩擦系數(shù)為25％，磨損率為1/100。試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果表明：GLC涂層W9Cr4V的磨損周期是未涂層W9Cr4V的400倍以上，即使GLC涂層磨損，W9Cr4V的摩擦系數(shù)也只有0。如圖15所示，當(dāng)液體潤(rùn)滑不起作用時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)有效地潤(rùn)滑軸承。因此，它被證明可有效地提高軸承的耐磨性和可靠性。 

航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸承支承著整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)核心的系統(tǒng)，是發(fā)動(dòng)機(jī)中重要的軸承，通常稱(chēng)作主軸承。航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承具有轉(zhuǎn)速高、工作環(huán)境溫度高、載荷復(fù)雜的特點(diǎn)。如果把航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)比作一位跳芭蕾的舞者，主軸承就是她的足尖，優(yōu)雅的旋轉(zhuǎn)、{jj1}的平衡莫不與其息息相關(guān)。正如精湛的舞姿需要付出超常的努力一般，主軸承也是經(jīng)過(guò)了千錘百煉以后才練就了一身絕技。科學(xué)家和工程師們本著“親量圭尺，躬察儀漏，目盡毫厘，心窮籌策”的科學(xué)精神與工匠精神，克服了材選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等諸多難題，才成就了主軸承超凡的工作性能。根據(jù)滾動(dòng)體的形狀，主軸承可以分為圓柱滾子軸承和角接觸球軸承。但它們與其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械中相同類(lèi)型的軸承有明顯的區(qū)別。通常來(lái)說(shuō)，無(wú)論是圓柱滾子型主軸承還是角接觸型主軸承，結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。主軸承的外圈通常都會(huì)加工出一些特殊的結(jié)構(gòu)，這樣處理既可以減重，又便于與發(fā)動(dòng)機(jī)其他部件進(jìn)行配裝。此外，軸承的內(nèi)環(huán)通常做成分半式的，這種設(shè)計(jì)不僅僅是為了便于裝配，更重要的是使軸承在承受機(jī)動(dòng)載荷時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)可靠的支承作用。 

在您的長(zhǎng)途客機(jī)機(jī)翼下方的巨型噴氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)需要潤(rùn)滑才能像更適中的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，保持這種復(fù)雜的發(fā)電廠(chǎng)潤(rùn)滑比大多數(shù)都更具挑戰(zhàn)性。噴氣渦輪機(jī)以高達(dá)18,000rpm（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）的速度旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部溫度可升至1127°C以上，同時(shí)外部空氣溫度降至-60°C。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑脂有許多要求。由于沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及滾珠和滾柱軸承（減摩軸承）的存在，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用粘度較低的潤(rùn)滑劑。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)油必須具有高粘度以獲得良好的承載能力，但也必須具有足夠低的粘度以提供良好的流動(dòng)性。它還必須具有低揮發(fā)性，以防止在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的高海拔處的蒸發(fā)損失。此外，油不應(yīng)起泡，并且應(yīng)該對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)中的tr或合成橡膠密封件基本上無(wú)破壞性。此外，對(duì)于高速減摩軸承，碳或清漆的形成必須保持在低限度。用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的合成油通常以密封的一夸脫罐供應(yīng)。在專(zhuān)門(mén)為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)的合成油中滿(mǎn)足潤(rùn)滑油的許多要求。合成油比石油有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。它具有較低的沉積漆和焦炭的傾向（溶劑蒸發(fā)后留下的固體），因?yàn)樗诟邷叵虏粫?huì)從油中蒸發(fā)溶劑。某些渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的油品通常含有熱和氧化預(yù)防劑，載荷添加劑以及降低傾點(diǎn)的物質(zhì)以及合成化學(xué)基。MIL-L-7808是渦輪機(jī)油的規(guī)格，是I型渦輪機(jī)油。渦輪機(jī)合成油在210℉時(shí)的粘度約為5至5.5厘，符合規(guī)格MIL-PRF-23699F。該油被稱(chēng)為II型渦輪機(jī)油。 

這種發(fā)動(dòng)機(jī)通常還以每小時(shí)約30cl的速率將其基于油的潤(rùn)滑劑丟失到大氣中。這種損失代表了航空業(yè)的成本，并污染了環(huán)境。 

由于通常存在高溫，排氣渦輪軸承是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中關(guān)鍵的潤(rùn)滑點(diǎn)。在一些發(fā)動(dòng)機(jī)中，除了對(duì)軸承進(jìn)行油冷卻之外還使用空氣冷卻，軸承支撐渦輪機(jī)?？諝饫鋮s，稱(chēng)為二次空氣流，是來(lái)自壓縮機(jī)早期階段的引氣提供的冷卻空氣。這種內(nèi)部氣流在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部有許多用途。它用于冷卻渦輪盤(pán)，葉片和葉片。而且，一些渦輪機(jī)葉輪可能具有在渦輪機(jī)盤(pán)上流動(dòng)的引氣，這減少了到軸承表面的熱輻射。軸承腔有時(shí)使用壓縮機(jī)空氣來(lái)幫助冷卻渦輪軸承。這種引氣，如其所稱(chēng)， 

冷卻空氣的使用大大減少了提供軸承充分冷卻所需的油量。由于冷卻是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的油的主要功能，因此用于軸承冷卻的潤(rùn)滑油通常需要油冷卻器。當(dāng)需要油冷卻器時(shí)，通常需要更大量的油來(lái)提供冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的循環(huán)。為確保適當(dāng)?shù)臏囟?，油通過(guò)風(fēng)冷和/或燃油冷卻的油冷卻器。該系統(tǒng)還用于加熱（調(diào)節(jié)）以防止中的冰。 

星型航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油設(shè)計(jì)用于在廣泛的工作溫度范圍內(nèi)潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件，如軸承，齒輪，凸輪軸，搖臂，氣缸壁，活塞環(huán)，推桿和插座，并為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻，清潔提供額外的功能和腐蝕抑制。大多數(shù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)可歸類(lèi)為兩種基本類(lèi)型之一：徑向發(fā)動(dòng)機(jī)或直列式發(fā)動(dòng)機(jī)。徑向發(fā)動(dòng)機(jī)可具有一個(gè)，兩個(gè)或四個(gè)氣缸環(huán)，每個(gè)氣缸由圍繞軸線(xiàn)徑向安裝的三至九個(gè)單元組成。每個(gè)環(huán)中總是有奇數(shù)個(gè)圓柱體。直列式發(fā)動(dòng)機(jī)可以具有水平或垂直放置的一個(gè)或多個(gè)汽缸組，或者具有各種配置，因此產(chǎn)生直發(fā)動(dòng)機(jī)，水平對(duì)置或所謂的扁平發(fā)動(dòng)機(jī)，V型發(fā)動(dòng)機(jī)和H...... 

這就是為什么歐盟資助的ELUBSYS項(xiàng)目的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新方法來(lái)減少?lài)姎鉁u輪機(jī)的油損，同時(shí)提高效率和可靠性。該項(xiàng)目的創(chuàng)新油封還將有助于降低航空公司的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，比利時(shí)TechspaceAero的項(xiàng)目協(xié)調(diào)員VincentThomas說(shuō)。該創(chuàng)新還將使歐洲的機(jī)制造商保持競(jìng)爭(zhēng)力并支持未來(lái)的機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)。 

項(xiàng)目合作伙伴的測(cè)試表明，ELUBSYS引入的創(chuàng)新將減少約0.8％的消耗，油耗降低60％，直接運(yùn)營(yíng)成本降低1％，Thomas說(shuō)。 

挑戰(zhàn) 

“機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)高，無(wú)法用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的經(jīng)典橡膠油封，”他補(bǔ)充道?！八婕暗臉O端溫度和摩擦?xí)茐乃鼈?。然而，機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)需要像任何其他發(fā)電廠(chǎng)一樣保持潤(rùn)滑。“ 

目前，在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部保持潤(rùn)滑劑涉及在軸承室內(nèi)設(shè)計(jì)迷宮式密封件，這種方法在30年內(nèi)保持不變。 

然而，不可避免地，一些潤(rùn)滑劑總是逸出，例如通過(guò)排氣管線(xiàn)或油循環(huán)系統(tǒng)的其他部分。為了減少浪費(fèi)，ELUBSYS研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試并驗(yàn)證了一種創(chuàng)新的油封設(shè)計(jì)，盡管它確實(shí)與旋轉(zhuǎn)渦輪軸直接接觸，但它是由能夠承受極端熱量和摩擦力的材構(gòu)成的。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。 

新密封件被稱(chēng)為“刷子”密封件。它由碳纖維和Kevlar纖維制成，與油漆刷直接機(jī)械接觸的方式與油漆刷接觸油漆表面的方式相同。 

“這種刷式密封更像是經(jīng)典的橡膠密封，”托馬斯說(shuō)?！懊芊饫w維與旋轉(zhuǎn)軸直接接觸，防止漏油，無(wú)需加壓進(jìn)氣流?！?span> 

ELUBSYS的研究人員包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商MTU（德國(guó)）和SNECMA（法國(guó)），他們?yōu)樾碌乃⑹矫芊庠O(shè)計(jì)并制造了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性軸承座。他們成功地對(duì)新油封進(jìn)行了深入測(cè)試，以提高效率，對(duì)油溫和潤(rùn)滑油壽命的影響。 

他們還使用建模和測(cè)試技術(shù)來(lái)研究軸承室內(nèi)的傳熱過(guò)程，目的是優(yōu)化軸承的冷卻，從而進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)的整體重量。尋求更高的潤(rùn)滑效率導(dǎo)致更好的方法來(lái)重新循環(huán)油和ggx的泵。 

新一代機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)將以更高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致潤(rùn)滑劑產(chǎn)生更大的溫度應(yīng)力。通過(guò)在中檢查潤(rùn)滑劑的質(zhì)量來(lái)維持發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性和效率將更加重要。 

為此，ELUBSYS團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試了幾種新型傳感器，以實(shí)時(shí)檢查油品降解，作為估算何時(shí)更換廢油和提高機(jī)維護(hù)效率的一種方法。 

jf吸引力 

托馬斯指出，該項(xiàng)目獲得了航空航天業(yè)的廣泛支持。“這是因?yàn)閖f潛力，”他說(shuō)。“如果你在中失去一定比例的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油，那么你必須確保有足夠的剩余物來(lái)保持發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑直至著陸。更有效的潤(rùn)滑和更好的發(fā)動(dòng)機(jī)密封意味著機(jī)不需要攜帶盡可能多的潤(rùn)滑劑?！?span> 

盡管改進(jìn)的潤(rùn)滑方法和新密封已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行了廣泛測(cè)試，但他們?nèi)匀槐仨毻瓿芍械臏y(cè)試以符合歐洲的安全法規(guī)。即便如此，托馬斯相信我們離新一代更清潔的機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)并不遙遠(yuǎn)。 

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑脂有許多要求。由于沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及滾珠和滾柱軸承（減摩軸承）的存在，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用粘度較低的潤(rùn)滑劑。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)油必須具有高粘度以獲得良好的承載能力，但也必須具有足夠低的粘度以提供良好的流動(dòng)性。它還必須具有低揮發(fā)性，以防止在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的高海拔處的蒸發(fā)損失。此外，油不應(yīng)起泡，并且應(yīng)該對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)中的tr或合成橡膠密封件基本上無(wú)破壞性。此外，對(duì)于高速減摩軸承，碳或清漆的形成必須保持在低限度。用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的合成油通常以密封的一夸脫罐供應(yīng)。在專(zhuān)門(mén)為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)的合成油中滿(mǎn)足潤(rùn)滑油的許多要求。合成油比石油有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。它具有較低的沉積漆和焦炭的傾向（溶劑蒸發(fā)后留下的固體），因?yàn)樗诟邷叵虏粫?huì)從油中蒸發(fā)溶劑。某些渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的油品通常含有熱和氧化預(yù)防劑，載荷添加劑以及降低傾點(diǎn)的物質(zhì)以及合成化學(xué)基。MIL-L-7808是渦輪機(jī)油的規(guī)格，是I型渦輪機(jī)油。渦輪機(jī)合成油在210℉時(shí)的粘度約為5至5.5厘，符合規(guī)格MIL-PRF-23699F。該油被稱(chēng)為II型渦輪機(jī)油。 

本文描述了 

濕式和干式油底殼潤(rùn)滑系統(tǒng)均用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。濕式油底殼發(fā)動(dòng)機(jī)將潤(rùn)滑油儲(chǔ)存在發(fā)動(dòng)機(jī)中，而干式油底殼發(fā)動(dòng)機(jī)利用安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上或發(fā)動(dòng)機(jī)附近的機(jī)結(jié)構(gòu)中某處的外部油箱，類(lèi)似于前面提到的往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。 

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的油系統(tǒng)也可以歸類(lèi)為壓力釋放系統(tǒng)，它可以保持一定的恒定壓力：全流量系統(tǒng)，其中壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，以及總損耗系統(tǒng)，用于短時(shí)間的發(fā)動(dòng)機(jī)操作（目標(biāo)，導(dǎo)彈等）。廣泛使用的系統(tǒng)是壓力釋放系統(tǒng)，其全流量主要用于大型幻想引擎。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的油系統(tǒng)的主要功能之一是通過(guò)在軸承周?chē)h(huán)油將熱量從軸承帶走而冷卻軸承。