航空關(guān)節(jié)軸承及外圈材料

燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院CollegeofMechanicalEngineering,YanshanUniversity專業(yè)：XXX姓名：XXX學(xué)號：XXX航空關(guān)節(jié)軸承的外圈材料關(guān)節(jié)軸承制造與實(shí)驗(yàn)裝備ＰＰＴ本講內(nèi)容航空關(guān)節(jié)軸承簡介航空關(guān)節(jié)軸承的應(yīng)用關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料123航空關(guān)節(jié)軸承

航空關(guān)節(jié)軸承是一種球面滑動(dòng)軸承，其滑動(dòng)接觸表面是一個(gè)內(nèi)球面和一個(gè)外球面，運(yùn)動(dòng)時(shí)可以圍繞其內(nèi)孔的軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)，也能圍繞兩個(gè)不動(dòng)的軸作非對中運(yùn)動(dòng)。1、航空關(guān)節(jié)軸承簡介1、航空關(guān)節(jié)軸承簡介

由于關(guān)節(jié)球面軸承具有大的擺動(dòng)角和調(diào)心性能，能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)和調(diào)心，在承受大的徑向靜載的同時(shí)，還能承受一定的軸向載荷，具有載荷能力大，抗沖擊，抗腐蝕、耐磨損、自調(diào)心、潤滑好等特點(diǎn)，有助于提高飛機(jī)構(gòu)件的靈活性，廣泛地應(yīng)用在航空航天機(jī)械中。

2、航空關(guān)節(jié)軸承的應(yīng)用（1）軸承鋼又稱高碳鉻鋼，含碳量ωc為1%左右，含鉻量ωcr為0.5%-1.65%。軸承鋼又分為高碳鉻軸承鋼、無鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、中高溫軸承鋼及防磁軸承鋼六大類。軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度，尺寸與形狀穩(wěn)定性好，有一定耐腐蝕能力，同時(shí)還具有良好的工藝性能(包括鍛造等熱加工性能和車削、磨削等冷加工性能等)，便于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的軸承制造。例如GE…DE1型

向心關(guān)節(jié)軸承、GAC…S型角接觸關(guān)節(jié)軸承、GX…S型推力關(guān)節(jié)軸承、GE…CS-2Z型自潤滑向心關(guān)節(jié)軸承等外圈都采用軸承鋼。3、關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料軸承鋼外圈自潤滑向心關(guān)節(jié)軸承3、關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料（2）玻璃鋼也稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料（FRP），是一種品種繁多，性能各別，用途廣泛的復(fù)合材料。它是由用玻璃纖維或其織物以增強(qiáng)合成樹脂，用涂布、注塑、擠塑、層壓等方法加工成形的新型材料。

玻璃鋼材料具有重量輕，強(qiáng)度高，耐腐蝕，電絕緣性能好，傳熱慢，熱絕緣性好，耐瞬時(shí)超高溫性能好等特性，還可以根據(jù)不同的使用環(huán)境及特殊的性能要求，自行設(shè)計(jì)復(fù)合制作而成，使用適應(yīng)性廣泛。由于玻璃鋼重量輕，強(qiáng)度高，十分適用于航空零部件，在航空關(guān)節(jié)軸承中也有應(yīng)用，例如GE…F2型自潤滑向心關(guān)節(jié)軸承的外圈就是使用該材料。3、關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料（3）鋁合金在鋁中添加一定元素形成的合金稱為鋁合金，鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，一些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機(jī)械性能，物理性能和抗腐蝕性能，成為理想的結(jié)構(gòu)材料。隨著飛機(jī)輕量化的發(fā)展，采用高比強(qiáng)度的鋁合金替代不銹鋼內(nèi)外圈成為航空軸承的發(fā)展趨勢。3、關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料材料處理要求：鋁合金關(guān)節(jié)軸承承載較大，對基體材料的成分、組織狀態(tài)、力學(xué)性能等要求高。鋁合金本身剛度低，易受夾裝力和切削力影響而產(chǎn)生殘余應(yīng)力，不宜使用磨、研等工序，且為了提高鋁合金的表面強(qiáng)度、耐磨性和使用壽命，經(jīng)常采用表面處理工藝。鋁合金外圈桿端關(guān)節(jié)軸承3、關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料（4）不銹鋼

不銹鋼是在普通碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一組鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（wCr）大于12%合金元素的鋼材，它在空氣作用下能保持金屬光澤，也就是具有不生銹的特性。這是由于在這類鋼中含有一定量的鉻合金元素，能使鋼材表面形成一層不溶解于某些介質(zhì)的堅(jiān)固的氧化薄膜（鈍化膜），使金屬與外界質(zhì)隔離而不發(fā)生化學(xué)作用。在這類鋼中，有些除含較多的鉻（Cr）外，還匹配加入較多的其他合金元素，如鎳（Ni），使之在空氣中、水中、蒸汽中、都具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，甚至在高溫或低溫環(huán)境中，仍能保持其耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。3、關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料不銹鋼表面美觀，

耐腐蝕性能好，比普通鋼長久耐用

，且強(qiáng)度高，耐高溫氧化，維護(hù)簡便，廣泛應(yīng)于關(guān)節(jié)軸承。如GE…ES向心關(guān)節(jié)軸承的外圈便是不銹鋼材料。

GE90ES耐腐蝕滾動(dòng)不銹鋼向心關(guān)節(jié)軸承3、關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料

（4）鈦合金

鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種重要金屬，密度小，比強(qiáng)度高和耐腐蝕性好。因此鈦及鈦合金一直是航空航天工業(yè)的“脊柱”之一。鈦合金是以金屬鈦為基體，加入適量其他元素組成的合金。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。α鈦合金是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實(shí)際應(yīng)用溫度下，均是α相，組織穩(wěn)定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強(qiáng)。β鈦合金是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強(qiáng)度，淬火、時(shí)效后合金得到進(jìn)一步強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度可達(dá)1372～1666MPa；但熱穩(wěn)定性較差，不宜在高溫下使用。α+β鈦合金是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進(jìn)行熱壓力加工，能進(jìn)行淬火、時(shí)效使合金強(qiáng)化。3、關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料

鈦合金具有強(qiáng)度高而密度又小，機(jī)械性能好，韌性和抗蝕性能很好。鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料，比重、強(qiáng)度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比鋁、鋼強(qiáng)度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。阻礙鈦合金普遍應(yīng)用最主要原因還是成本過高，無論是金屬最初的冶煉還是后續(xù)的加工，鈦合金的價(jià)格都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他金屬。鈦合金的硬度與不銹鋼、軸承鋼相比較低，作關(guān)節(jié)軸承內(nèi)外圈時(shí)摩擦面易磨損劃傷，通常要在其摩擦工作面作表面處理。鈦合金GE30C自潤滑關(guān)節(jié)軸承3、關(guān)節(jié)軸承常用外圈材料（5）鈹青銅

以鈹為主要添加元素的青銅。鈹青銅的鈹含量為0．2％～2％，再加入少量的(0．2％～2．0％)鈷或鎳第三組元。該合金可熱處理強(qiáng)化。是理想的高導(dǎo)、高強(qiáng)彈性材料。鈹青銅無磁、抗火花、耐磨損、耐腐蝕