在航空工業蓬勃發展的當下,深溝球軸承作為航空電機的關鍵零件,其性能直接關乎飛機的飛行性能。2025年,國家對深溝球軸承行業給予高度關注,出台多項政策推動產業升級與標準化建設,力求提升國內深溝球軸承在航空領域的競爭力。在此背景下,深入研究國內外航空電機用深溝球軸承標準,分析其異同,對完善國內標準體系、提高產品質量意義重大。
《2025-2030年中國深溝球軸承行業發展趨勢分析與未來投資研究報告》指出,國外航空電機用深溝球軸承標準體系以美國機動車工程師學會(SAE)為代表,較為完善。SAE 標準中,通用規範為 AS 22227B - 2014《軸承,球,向心,發電機和電動機》,產品標準包括 AS 17107B《軸承,球,向心,主要用於航空電動機和發動機,標準輕,I 型》、AS 17108B - 2014《軸承,球,向心,主要用於航空電動機和發動機,寬,II 型》和 AS 17109A - 2014《軸承,球,向心,主要用於航空電動機和發動機,薄超輕,III 型》,其產品涵蓋標準輕、寬、薄超輕 3 種系列,基本覆蓋國外航空電機用深溝球軸承的主要規格。
國內航空電機用深溝球軸承標準主要有 GJB 269B - 2012《航空滾動軸承通用規範》,其中第 3 組對航空電機用深溝球軸承技術要求作了規定,但較為籠統寬泛。此外,JB/T 8880 - 2010《滾動軸承 電機用深溝球軸承 技術條件》適用於民品電機用深溝球軸承,對航空電機用深溝球軸承僅具參考意義,目前國內尚未形成完善的航空電機用深溝球軸承標準體系。
SAE 產品標準的深溝球軸承尺寸系列豐富,涵蓋內徑 10mm 到 40mm 等規格。標準輕系列有內徑從 10mm 到 35mm 共 8 種規格,寬系列包括內徑從 12mm 到 40mm 的 8 種規格,薄超輕系列則包含內徑從 20mm 到 35mm 的 4 種規格,能滿足國外航空電機用深溝球軸承的多種使用需求。而國內的 GJB 269B - 2012 和 JB/T 8880 - 2010 均未對航空電機用深溝球軸承的尺寸系列作出明確規定,國內在該方面的標準制定尚顯不足。
在深溝球軸承套圈和滾動體材料及硬度要求上,SAE 標準和國內 GJB 269B - 2012、JB/T 8880 - 2010 基本一致,均要求材料硬度達到 58HRC 以上。SAE 標準採用 AISI 52100(對應國內 GCr15 軸承鋼)、AISI 440C(對應國內 9Cr18 或 9Cr18Mo 不鏽鋼)等材料;國內 GJB 269B - 2012 採用 ZGCr15、ZGCr15SiMn、9Cr18、9Cr18Mo 等,JB/T 8880 - 2010 採用 GCr15、GCr15SiMn,但後兩者未明確規定硬度。
保持架材料方面,SAE 標準規定為低碳鋼(AISI 1008 或 AISI 1010,對應國內 08 和 10 鋼)或酚醛樹脂,酚醛樹脂保持架極限轉速更高;國內 JB/T 8880 - 2010 規定一般選用 08 或 10 鋼板或工程塑料,GJB 269B - 2012 僅對特定代號軸承的保持架材料有要求。密封圈材料上,SAE 標準與國內 JB/T 8880 - 2010 等標準均要求選用丁腈橡膠。
軸承公差體現尺寸精度要求。AS 22227B 規定,除軸承內孔徑和外徑公差為 - 0.0002~0in( - 0.005~0mm)外,其餘公差滿足美國軸承製造協會(ABMA)下的向心軸承工程協會(ABEC)標準 5 級公差要求。JB/T 8880 - 2010 規定軸承精度不低於 GB/T 307.1 - 2005《滾動軸承 向心軸承 公差》中 6 級公差要求,GJB 269B - 2012 僅針對特定規格軸承規定公差。我國軸承精度等級由低到高分為 0、6、5、4、2 共 5 個等級,ABEC 5 級公差對應 GB/T 307.1 - 2005 中 5 級公差,可見 SAE 標準對公差精度要求高於國內機械行業標準。
徑向游隙是深溝球軸承的重要參數,影響軸承動態性能、旋轉精度和使用壽命。SAE 標準和 JB/T 8880 - 2010 對軸承徑向游隙均有明確規定,GJB 269B - 2012 僅針對特定型號規定。SAE 標準規定的游隙值小於 JB/T 8880 - 2010,如規格在 10 - 18mm 時,SAE 標準游隙為 12.7 - 22.9μm,JB/T 8880 - 2010 為 4 - 11μm,這可能是因 SAE 標準中航空軸承轉速高,為防止高速轉動時發熱嚴重而增大游隙。
尺寸穩定性反映深溝球軸承耐高低溫衝擊能力。SAE 標準規定軸承滾動體和套圈能承受低溫 - 62℃、高溫 196℃的溫度變化,而國內標準對軸承尺寸穩定性未作要求,這使得國內深溝球軸承在極端溫度環境下的性能保障相對薄弱。
良好潤滑對深溝球軸承至關重要,可減小摩擦磨損,保證動態性能。SAE 標準對軸承潤滑要求詳細,規定填脂量為 30% - 50% 容積,潤滑劑有 MIL - PRF - 27617D,III 型、MIL - PRF - 81322、MIL - C - 11796,3 級等類型,還可採用除去密封圈的油潤滑。JB/T 8880 - 2010 未對潤滑脂填充作具體要求,GJB 269B - 2012 僅對第 3 組各規格型號軸承的填脂重量有要求,相比之下,SAE 標準的潤滑規定更全面。
深溝球軸承的徑向基本額定靜載荷和基本額定動載荷是關鍵技術參數,反映靜態和動態承載能力。國內產品標準中,這兩項載荷一般由用戶查手冊或通過公式計算,未在標準中規定,使用不便。SAE 標準在產品標準中列出軸承的徑向基本額定靜載荷和基本額定動載荷,如 AS 17107B、AS 17108B 同規格軸承徑向基本額定靜載荷和基本額定動載荷要求一致,僅尺寸規格範圍不同,AS 17109A 軸承的這兩項載荷較小。
極限轉速與深溝球軸承的結構、尺寸、載荷、游隙等諸多參數相關。SAE 標準對航空電機用深溝球軸承的極限轉速作了規定,分別明確油潤滑和脂潤滑條件下的極限轉速,油潤滑時軸承 DN 值可達 300000,脂潤滑時 DN 值一般在 200000 - 300000 之間,且薄超輕系列(AS 17109A)極限轉速與寬系列(AS 17108B)基本相當,高於標準輕系列(AS 17107B)。而國內標準未對極限轉速提出要求。
綜上所述,國內外航空電機用深溝球軸承標準存在明顯差異。在標準體系上,國內缺乏專門的深溝球軸承系列標準;在技術指標方面,國外標準對潤滑、承載能力、額定轉速等要求更具體全面。2025年深溝球軸承行業政策為國內標準體系建設帶來契機,通過借鑑國外先進標準,完善國內深溝球軸承標準,將有助於提升產品質量和行業競爭力,推動我國航空電機用深溝球軸承產業的健康發展 。
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