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感应加热技术在航空轴承分解工艺中应用
中航工业南方-陈凯/曾振旋摘要：
本文主要介绍了感应加热技术在航空轴承分解工艺中的应用。通过技术分析和方案研究，
设计并制造了航空轴承内环电感应分解设备。经过实验，该设备工作稳定：节能：温度易控和调节；升温快；效率高；具有广泛的应用前景。
引言
在航空发动机结构中，高压压气机转子后轴承属主轴轴承，工作时支撑着发动机的高速策转转子，属高速旋转件，亦是关键件，工作时最高转速达17626r/min，对发动机的安全可靠工作起着非常重要的作用。高压压气机转子眉轴承为内圈无挡边的圆柱滚子轴承，轴承内环与高压压气机转子轴颈过盈量最大达到 0.038mm，其主要分解工艺方法是采用拔卸工具。因此，在常温下任何分解操作不当都易造成高压压气机转子后轴项外表面产生严重拉伤、拉沟、基至报废，严重影响航空发动机的生产交付。
感应加热是一种典型的电加热。主要是利用电磁感应的方法在被加热工件的内部产生电流（即涡流），通过涡流产生的涡流热来加热工件，该方法具有加热效率高、节能：温度易控制和调节：升温快无明火，可控性好等优点。特别适用于圆简形导电物体的加热，在轴承分解中使用方便。
1.感应加热原理及设备参数选择 1.1感应加热的基本工作原理
如图1所示，导电物体被置于交变电磁场中，利用电磁感应的涡流及磁滞所产生的热量加热，它是电磁感应、涡流的集肤效应及热传递三项基本原理的实际应用。集肤效应表明：电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时，会聚集于导体表层，而非平均分布于整个导体的截面积中。频率越高，
趋联效用越显著。电
流在表面流动，中心则无电流。同时，涡流的电流率度由物体的表面向内部方向按指数规律衰减。
交变电漆
[图
惠宽电图示
180 Machine Chine 中国机械
1.2分解工艺方法
由于高压压气机转子后轴承内环感应加热后，向轴颈传递热量较快，因此分解过程应迅速，通过研究分析，若在加热过程中，将高压压气机转子后轴颈置于竖直向下，轴承内环感应加热后在自重作用下能够实现自动脱落。采用该方式，保证轴承内环分解迅速，不会造成高压压气机转子后轴颈外表面产生机械损伤，但加热后应保证轴承内环温度不能超过最高允许温度。
1.3设备基本参数确定
放一般根据工艺要求
感应加热器的设备梦数
的功率、轴承内环的外形尺寸、材料性能等来计算线圈的匝数、导线的截面、加热频率大小及磁露的结构等。
1.3.1线圈距数
因影响因素较多，
常采用如下经验公式来
确定线围的压数：
（） W-
VoP
式中：N-所需愿数（通） U-电源电压（伏）
-加热器效事，可按0.8~0.9计 L-轴承内环宽度（cB）
c08P-圈的功率因素，可按0.5~0.7计
D-轴承内环宽外径（cm） P-加热器电功率（ky），
由工艺要求而定
试验次数加热频率（KIHz）
1 2 3 4 5 6
8 10
12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1
加热时间（s）
5 5.5 6 6.5 7 7.5 7.8 8.0 8.3 8.5
航空轴承内环感应加热硬度
P-轴承内环的电阻系数（α.cn）
-轴承内环的导电率，-般铁和钢可按 250计
厂-工作频率
（Hz）
1.3.2集肤深度
在工程上，当涡电流密度由表面向内衰减到数值等于表面涡电流密度的0.368倍时的距离称为涡流的集肤深度。可用下式来表示：
8=503
p
(2)
式中：S-涡电流的集映深度（m） p
轴承内环的电阻率（2.目)———轴承内环的相对导磁率 F——电磁场交变频率（Hz）
当轴承内环加热分解时，由于涡电流的集肤效应，使大量的涡电流集中在轴承内环的外层，而内层和轴颈产生的涡电流热很少，导致轴承内环迅速膨胀，最终从轴頭上脱落下来。
1.3.3工作频率的选择
由公式（1)、（2)可知，当其它条件一定时， N、S取决于工作频率f。于值趋大，渗透深度越小；反之，购越深。
对于中小型轴承（直径小于中100，。
0
在2～10m），工作频率一般选择中频，在减少线圈质数N的同时，还可以很好地保证轴承内环加热后与轴颈产生较大的影账间除。
加热功率（Kw）
4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8
内环表面温度（℃）
88 97 106 115 123 131 138 141 146 149
表1在环境温度为25℃下测量结果
实验结果未脱落未脱落未脱落来脱落松动，未脱落松动，未脱落
脱落脱落脱落脱落