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1、Lesson 10 超高温涡轮发动机轴承教学目的：教学重点难点：教学内容：1、词汇：predict pridikt 预言，预测，预示；technologically ，teknldikl技术上；conventional knvennl依照惯例的, 约定俗成的, 依照传统的，常规的, 非核的；ceramicsirmik 陶器的, 与陶器有关的；criteria标准；evaluate评价, 估计, 估价；promise允诺; 答应，有希望; 预示；virtual v:tjul 实质上的, 事实上的, 实际上的；exclusion iksklu:n 拒绝, 排除，排外主义者；contactkntkt
2、接触，联系, 联络, 交往，社会关系, 熟人, 门路，触点, 接头；suitability适当，合适，相配，适宜性；mature mtju 成熟的；candidatekndidit 申请求职者, 候选人，报考者；2、词组in excess of 超过；3、译文在下世纪初期用于航天动力的先进汽油涡轮发动机已经处于设计阶段。这些发动机将具有非常高的效率，而且在很多例子中，能使航天飞机的速度超过3马赫。这些发动机的主轴轴承的工作条件要求非常高。可以预测到，主轴转速超过30000r/min，而轴承的温度超过650C。在需要有较长的轴承寿命的用途中，对于采用液体润滑的钢制轴承来说，目前的温度极限是200
3、C。对于轴承寿命短的应用中，有可能达到450C。即使使用在技术上最先进的液体润滑剂和金属合金，在轴承工作极限寿命中，轴承的工作温度是500C。越过常规轴承的设计理念，利用最新的研究成果应用到高温材料和固体润滑剂的新想法是需要的。在目前的温度极限下，预计极高的工作温度（800C -900C）是不可能达到的。陶瓷轴承带来了能提高工作温度达到相当于650C的希望，但是发生在高速高温陶瓷滚动轴承中的摩擦的相互作用是复杂和变化的。轴承和润滑剂材料的有效选择取决于他们热量的、物理的、化学的和机械的特性，也包括应用的工作环境和工程技术约束。滚动体和滚道的材料对于高温轴承的滚动体和滚道，评价材料的最重要标准是
4、高温强度（硬度），机械特性和氧化性。工具钢是目前制造航天发动机轴承的最常用材料，它的实际温度极限大约是400C。在这种温度下，正常轴承用钢会快速失去硬度。超高温轴承是一组高性能陶瓷材料。在温度高于1100C时，这些陶瓷材料比常规的轴承工具钢具有更高的硬度。在过去的10年里，开发了一种具有高速高温的陶瓷材料制成的滚动轴承：热压的或热等静压的氮化硅。当有足够的润滑剂的时候，氮化硅是合用的，因为具有好的高温强度和硬度，在强度/重量关系上有优势，而且还能具有极好的防止滚动体发生疲劳性能。然而，氮化硅有缺点，包括较低的抗拉强度，较低断裂韧度和非常低的热膨胀系数。由于具有这些性能，在陶瓷轴承的制造和应用方
5、面需要做大量的开发工作。其他的陶瓷材料，例如碳化硅和碳化钛，已经被评为合适的滚动体和滚圈的材料。尽管不像氮化硅那么普及和成熟，它们确实具有某些能够使其成为高温滚动轴承备选材料的性能。例如，在做40000r/min的轴承测试中，把碳化硅作为滚动体的材料，虽然温度没有达到极限，但是它已经超过了液体润滑剂的范围。润滑系统仅仅包含了一层固体润滑剂膜。碳化硅有利于在高温轴承中应用的性能是其良好的导热率和热扩散率，抗氧化性和高纯度（性能几乎不受杂质的影响）。这种材料的一个缺点是它具有较高的弹性模量。它的弹性模量比热压氮化硅高出50%，因为高赫兹接触应力的危险，使这一特性作为一个潜在的问题。固体润滑剂值得注
6、意的是，对于大多数的合成润滑剂，它的温度极限几乎等于最先进的轴承用钢的温度。对于未来涡轮发动机，计算的工作温度是大大超过了这些材料的温度极限。唯一的解决办法就是利用非常规的润滑剂。如果滚动轴承充分润滑剂和并且有良好的密封性，阻挡污染物进入，轴承的寿命一般取决于材料的疲劳极限。如果不能采用液体润滑剂，则有必要采用某种形式的边界润滑来减少摩擦热和磨损。轴承接触部分表面形成的氧化层可以提供有限周期的润滑。当选择了固体润滑剂之后，发现困难在于找到一种复合物，它的耐热和抗氧化性都超过温度范围，例如，从-50C到+980C。在低温条件下工作良好的固态润滑剂经常会在高温情况下被损坏或变得有磨蚀性，反之亦然。润滑膜的重要性怎么强调都不过分，即使采用陶瓷材料时也是这样。无润滑的氮化硅或碳化硅既没有固有的低摩擦性，也没有良好的抗磨损性。这些特性可以通过与材料相适宜的固态润滑剂的帮助而获得。用包含高温添加剂的石墨润滑氮化硅，可以形成一层减小摩擦系数的摩擦化学膜，因此，便减少了热量的产生。摩擦力的减小取决于：油膜与基体材料相比，它是否更容易被撕裂。对于工作在超高温-高于550情况下的轴承，更要考虑较之于石墨润滑剂更具热稳定性的固态润滑剂。在充分理解各式各样元件之间的摩擦学关系的前提下，来进行复杂润滑系统的开发，如：高温润滑剂，陶瓷制轴承，是绝对必要的。
