高温自润滑滚子轴承游隙匹配问题

一、高温自润滑滚动轴承需要合适轴承游隙匹配的背景

随着现代科学技术的飞速发展，用于航空发动机、燃气轮机等高端装备的运动部件往往在高温高压极端工况下工作，作为关键支撑零部件的滚动轴承不仅要求具有良好的耐高温特性，还需要具有优良的宽温域自润滑性能，因而高温自润滑滚动轴承技术成为当前研究的热点。TiC/Fe－Cr－W－Mo－V自润滑多孔金属陶瓷材料强度高、耐磨性好和高温自润滑性能优异，以该材料作为轴承元件材料的高温自润滑滚动轴承具有良好的工程应用前景。

由于温度变化引起的零件热变形对轴承工作游隙的影响最大，通过轴承材料匹配设计，正确选用合适的轴承材料匹配方案，可有效减小由于温度改变而产生的游隙变化量。而目前国内外的研究主要集中在轴承游隙可靠性设计、轴承最佳工作游隙计算等方面，通过实验确认了环境温度与轴承工作游隙的线性相关性。但是，这些研究未能考虑轴承材料物理性质及其匹配性对轴承游隙的影响，且大部分的实验测量装置也仅限于中低温场合，对于高温下轴承游隙实验需要进一步地探究。

二、高温自润滑滚动轴承受温度影响

高温自润滑滚动轴承在高温下工作，摩擦热和环境温度的变化会导致轴承游隙大小改变，进而影响轴承的工作精度。

目前就研究表明：

1、滚子轴承的工作游隙变化量随着环境温度的上升而增大；

2、与环境温度变化引起的游隙变化值相比，摩擦热对轴承游隙值变化的影响较小；

3、当自润滑轴承配对副为内外圈采用轴承钢材料、滚动体采用微孔陶瓷时其游隙变化较大；

4、当自润滑轴承配对副为内外圈采用陶瓷材料、滚动体采用微孔陶瓷时其游隙变化较小。

三、怎么解决高温自润滑滚子轴承游隙匹配问题

1、建立高温滚子轴承游隙变化计算模型

考虑以摩擦温度和环境温度作为滚动轴承的主要热源，分析高温对滚子轴承游隙的影响，建立了高温滚子轴承游隙变化计算模型。

2、选择合适轴承滚子材料

以纳米胶体 TiO2 /金属陶瓷高温内梯度润滑层材料作为高温滚动轴承滚子材料。

3、 摩擦热对轴承游隙值变化的影响

滚子轴承的工作游隙变化量随着环境温度的上升而增大； 与环境温度变化引起的游隙变化值相比，摩擦热对轴承游隙值变化的影响较小。

4、不同的轴承游隙对应不同的轴承材料

当自润滑轴承配对副为内外圈采用轴承钢材料、滚动体采用微孔陶瓷时其游隙变化较大； 当自润滑轴承配对副为内外圈采用陶瓷材料、滚动体采用微孔陶瓷时其游隙变化较小。