陶瓷混合軸承：推動(dòng)航空旅行2023-09-23
現(xiàn)在，飛機(jī)設(shè)計(jì)師正在突破可能的界限，以優(yōu)化性能并實(shí)現(xiàn)更高水平的效率。鐵姆肯公司在工程和制造混合圓柱滾子和圓錐滾子軸承方面的能力將優(yōu)化飛機(jī)和旋翼機(jī)的性能，迎接新的飛行時(shí)代。
混合航空航天軸承：對(duì)于提高效率至關(guān)重要
在節(jié)約能源、成本和環(huán)境的愿望的推動(dòng)下，航空航天客戶希望從每個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)和組件中獲得盡可能高的效率。鐵姆肯公司的鋼制航空軸承已經(jīng)非常高效。為了實(shí)現(xiàn)未來(lái)的效率提升，工程師正在擴(kuò)大可用于市場(chǎng)服務(wù)的混合軸承類型的范圍。
“混合”軸承之所以如此命名，是因?yàn)樗鼈兘Y(jié)合了鋼圈和陶瓷滾動(dòng)元件，而更傳統(tǒng)的軸承則同時(shí)使用鋼。陶瓷輥的氮化硅是“軸承級(jí)”——現(xiàn)有的最高質(zhì)量。
“氮化硅的硬度幾乎是軸承鋼的兩倍，并且具有額外的特性，使其更輕、更強(qiáng)，并且能夠在更高的速度下更好地運(yùn)行，”航空航天總工程師約翰·洛里（John Lowry）說(shuō)?！斑@種陶瓷可以承受真正惡劣的條件，并且在滾動(dòng)接觸軸承中表現(xiàn)良好?！?br>
用于航空軸承的陶瓷滾動(dòng)元件的實(shí)驗(yàn)可以追溯到幾十年前，NASA 航天飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在 20 世紀(jì) 90 年代初就使用了陶瓷滾動(dòng)元件。隨著開(kāi)發(fā)優(yōu)化解決方案的競(jìng)賽不斷加速，越來(lái)越多的混合軸承類型不斷涌現(xiàn)，以提高飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和起動(dòng)機(jī)以及旋翼飛機(jī)變速箱的效率。
鐵姆肯公司工程師最近與國(guó)防飛機(jī)制造商密切合作，開(kāi)發(fā)了多種應(yīng)用的混合滾子軸承，包括開(kāi)發(fā)比現(xiàn)有低涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)更強(qiáng)大、更高效的飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
鐵姆肯公司摩擦學(xué)專家在研發(fā)中發(fā)揮了重要作用，根據(jù)通常用于制造滾子相鄰軸承部件的各種鋼種測(cè)試陶瓷滾子的強(qiáng)度。材料如何相互作用直接影響性能。
鐵姆肯公司的與眾不同之處：專有制造工藝
“120 多年來(lái)，我們積累了有關(guān)鋼鐵材料的摩擦、磨損、潤(rùn)滑和軸承設(shè)計(jì)的知識(shí)，”Lowry 指出?！八梢院芎玫乩斫獾璧奶匦?，以及我們?nèi)绾纬晒Φ乩眠@兩種材料進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造?！?br>
航空航天項(xiàng)目經(jīng)理 Melissa Kerney 表示，所使用的氮化硅是可用的最高等級(jí)，并按照非常高的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工。
“實(shí)現(xiàn)航空航天級(jí)產(chǎn)品的差異化發(fā)生在兩個(gè)階段，兩個(gè)階段都在制造階段，”她說(shuō)。
首先，使用氮化硅粉末形成近凈形狀的“毛坯”輥。粉末配方?jīng)Q定了材料如何承受成型為“毛坯”，最終成為陶瓷輥。
其次，鐵姆肯公司使用專有的磨削和超精加工工藝在內(nèi)部對(duì)這些毛坯進(jìn)行精加工，以滿足精確的要求。
“這非常具有挑戰(zhàn)性，”科尼說(shuō)?！暗璞蠕搱?jiān)固得多，需要完全不同的精加工、測(cè)量和檢查方法。我們利用我們對(duì)材料科學(xué)的了解，并將其與我們的制造和模具專業(yè)知識(shí)相結(jié)合。結(jié)果是極其耐用、可靠的軸承，滿足行業(yè)檢驗(yàn)要求?！?br>
隨著混合滾子軸承工程和制造的全面發(fā)展，鐵姆肯公司投資于制造能力，生產(chǎn)業(yè)界最完整的采用氮化硅滾子的圓錐和圓柱軸承系列之一。鐵姆肯公司計(jì)劃到 2023 年開(kāi)始全面生產(chǎn)，為航空航天客戶提供支持。
為什么是航空航天，為什么是現(xiàn)在？Kerney 表示：“這是需要混合解決方案的最艱難的應(yīng)用，而混合解決方案可以提供最大的價(jià)值主張?！?br>
