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液氢液氧在轴承发展中的作用

作者: 转载 编辑: 来源: 发布日期: 2019.07.16
信息摘要:
因此相关的资料相对有限液氢液氧是日前国际上先进发动机普遍采用的燃料或推进剂,如美国的SSME氢氧发动机,我国的液体火箭发动机也采用液氢作为燃…
因此相关的资料相对有限
液氢液氧是日前国际上先进发动机普遍采用的燃料或推进剂,如美国的SSME氢氧发
动机,我国的液体火箭发动机也采用液氢作为燃料或推进剂,其度低,低温具有代表性
由于LH1密度远低于LO)密度,氢泵轴承转速要高于氧果,一般氢转速在4000min
左右,氧转速在2000m。而轴承载荷随着运我能力要求的提高也随之不断增大,我
国正在研制转速8000/min的滚动轴承。美国航天技术是世界航天技术的最高水平,多
年来,美国就已经把高可靠性、长寿命的高速轴承列为可重复使用运载器的关键技术之
对于SSME涡轮泵轴承进行了大量的研究工作。美国的 Walowit等对于SSME上的液体
燃料泵上的动静压轴承进行研究,轴承直径为96.52m,长度为50.8m,转速达到
36000/min,润滑介质为工作介质液体氢。当前NASA正在致力于SSME的燃料泵和其他
未来航天运载系统上的动静压轴承的多项研究工作。以前这些轴承的设计都没有轴向回油
槽。另外,美国的石油化工行业也在进行动静压轴承的相关研究,其今后的研究方向是:
①研究设计无回油槽的动静压轴承的计算程序,这对于预测和比较轴向回油槽对轴承性能
的影响是必要的:の准备对推力轴承模型的准确性和假设作进一步的研究。日本对动静压
轴承也进行了大量的研究和试验工作。1991年日本1H1用计算机设计出了一种动静压轴
承,实验转速成功达到86000/min。1995年IHI将多油腔动静压轴承用在LE5液氢泵上
转速达到500omin。在2000年,1H采用优化设计方法对带回油槽的动静压轴承进行了
重新设计,并且在60000r/min进行了试验。结果表明,当压力在较低的0.18MPa时,满轮
泵转动平稳并且没有磨损,同时转子也以较低的振幅通过一阶和二阶临界转速。同时也发
现,随着温度的升高,轴向力的平衡变得不太稳定,并且在启动和停车瞬间有较大的振动,即
使这样,在泵运行期间没有发生严重的破坏。法国在这方面也做了相应的研究工作,
SNECMA研制出了称为 Aptech的航天涡轮泵样机,采用液体润滑轴承的60kN级发动机
的LH12涡轮泵在正常工况下成功运行,轴承的dn值达到50万(mm・r/min)。 SNECMA
之后利用独特的设计方法、工具和优化的加工技术,对液体润滑轴承(特别是带油腔的动静
压轴承)进行了大量的研究工作,2004年,他们试验发现,在实验的启动和停车阶段,当转
速达到2000/min时,转轴就被提升从而降低了轴颈和轴套的磨损。在实际的运行状态下,
实验持续时间超过7008,最大转速达到11000/min,对应的dn值为50万(mm・r/min),轴
颈和轴套的磨损很低,材料摩擦让人满意。我国对于液体火箭发动机涡轮泵用的高速轴承
的研究和西方国家相比相对落后。目前,陕西动力机械设计研究所和西安交通大学在液体
火箭发动机涡轮动静压轴承技术方面有一定的研究并取得一定的成果。陕西动力机械设
计研究所提出了液体火箭发动机上选用动静压轴承的原则,并以液氧中工作的径向轴承和
止推轴承为对象,通过理论计算,结合动静压轴承选用原则及涡轮泵研制经验,从多种结构
形式中选定出:径向轴承宜选用腔式径向动静压轴承,止推轴承宣选用螺旋槽结构或瓦块式
形式。同时还对腔式径向动静压轴承进行了试验研究,该轴承为四油腔对称结构,内径
30mm,半径间隙56rm,试验载荷为9.6kg,共进行了三次运转试验,转速分别为500 r/min
6000r/min和6000~18000r/min,结果表明没有明显的磨损现象。
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