面向高纯8Cr4Mo4V的航空轴承寿命修正及加速试验方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jsww2009
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航空发动机主轴轴承作为航空发动机和传动部分的关键零部件,其寿命预测对航空发动机的工作性能、服役寿命和可靠性等指标参数有着重要影响,因此准确预测轴承寿命、探究轴承寿命的分布规律对航空发动机的维护、性能提升具有重大意义。目前国内轴承寿命理论研究不足,缺少新型轴承材料对轴承寿命的修正系数,开展轴承疲劳试验缺乏理论的指导,对轴承的寿命缺少统计学分析方法。针对以上问题,本文建立了基于内部载荷分布的轴承寿命计算方法,设计并指导了航空轴承疲劳试验获得8Cr4Mo4V轴承材料修正系数,在此基础之上开展了长寿命航空轴承加速寿命试验方法研究,为航空发动机主轴轴承寿命预测和定寿方法提供了试验指导和理论支持。针对我国现有航空轴承寿命预测困难现状,本文基于Lundberg-Palmgren的滚动轴承疲劳寿命预测理论,考虑了航空轴承结构设计、制造工艺、装配条件、服役工况等众多因素对轴承表层和次表层应力状态分布的影响,修正了轴承基本额定寿命,提出了基于内部载荷分布的轴承寿命计算方法,为实际工况条件滚动轴承基本额定寿命预测提供了更为精确的分析手段。以7208AC角接触球轴承为例,分析了不同因素对轴承内部载荷分布及基本额定疲劳寿命的影响规律,为后续航空轴承寿命考核和材料寿命修正系数提供了基础。依据我国航空轴承性能试验四级评价体系,针对当前国产航空轴承所用的8Cr4Mo4V材料相对L-P理论中GCr15材料的性能提升,基于Weibull分布理论,考虑到提高试验置信度与缩短置信区间范围,设计了航空轴承疲劳试验方案并指导了轴承试验,获得了多组航空轴承疲劳寿命统计数据,利用极大使然估计法和学生化残差法拟合出轴承基本额定寿命,得到8Cr4Mo4V材料寿命修正系数。进而建立了8Cr4Mo4V材料航空轴承疲劳寿命计算分析方法,开发了航空轴承寿命预测分析软件,为我国航空轴承寿命预测和定寿方法提供了理论基础和技术手段。针对我国长寿命航空轴承疲劳寿命全工况模拟考核和验证,开展了航空轴承等效加速寿命试验方法研究。研究了应力等级和试验样本数对Weibull分布拟合精度影响规律,建立多应力水平等效加速寿命试验模型,提出了长寿命轴承加速寿命试验方案设计方法,制订了等效加速寿命试验步骤,结合案例分析证实了本文所用方法的有效性,为长寿命航空轴承加速寿命试验提供了分析理论和设计指导。
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