DIY旋翼机之

作者：中国旋翼机网站 会员 虎牙两颗

到很多旋翼头的图片，一直以来对单轴承的安全我个人有一些疑问。虽然前辈们用单轴承也飞得很好没出什么问题，但从单轴承的受力方式上个人还是有一些看法和有所担心。虽然旋翼机于其它飞机比相对安全，（因为当旋翼机失去动力后靠旋翼自旋也能保证迫降），但当旋翼系统出现问题，特别是因轴承质量问题在飞行时与机体脱离，这个后果可想而知。因为多数DIY朋友制作旋翼头选择轴承时只选择了一个深沟球形轴承，而这类轴承对于来自旋翼径向转动的压力来说完全够用，但对于旋翼机自重和飞行员的总起飞重量的轴向压力来讲并不一定安全。所以保证轴向（即重量）压力才是确保旋翼不意外脱离的关键。通过对轴承知识的学习和了解，今天连夜将学到的相关知识和理解设计了我的DIY旋翼头双轴承方案与兄弟们分享。

相关讨论：

讨论一：云山乱

这个结构中也可以采用面对面安装形式，但是这种方式两支点之间距离较小，径向稳定性不好。有些网友提到三颗轴承的安装形式，应该也是可以的，但是个人认为没有必要，冗余较大，转速降低，尺寸增加。

另外深沟球轴承的径向载荷有些小，设计裕度不够。圆柱滚子或者圆锥滚子载荷大，但是应该没有必要这么大，另外转速较低，不易购买，维护困难，增加成本。刚看到契丹居士推荐的5206轴承，这个和我用的两颗的原理差不多。但是居士推荐的方案应该更好，买来就是一个，可以大大简化设计和安装。

作者回复：

我赞成有两个这样的!受力好!

这类轴承是单向分体的,磨擦阻力相对较大，间隙要经常调和经常维护.两只同向安装会向一侧串动，两只对安侧其中一只不起多大作用。

讨论二：匿名 123.119.137.x

不知道通常的旋翼头用的是什么轴承？从安全及传力角度看，虎牙兄弟的双轴承是很合理的。但从另一个角度考，在使用双轴承时候，安装或者制造的因素多半会引起两个轴承的。旋转轴线不重合很有可能引起旋翼的旋转困难。这种好像应该算是一种制造工艺上所说的装配过约束问题。好像有一种圆锥轴承，不知道是否试用于这种情况。

讨论三：hhe

不知道通常的旋翼头用的是什么轴承？从安全及传力角度看，虎牙兄弟的双轴承是很合理的。但从另一个角度考，在使用双轴承时候，安装或者制造的因素多半会引起两个轴承的旋转轴线不重，很有可能引起旋翼的旋转困难。这种好像应该算是一种制造工艺上所说的装配过约束问题。

好像有一种圆锥轴承，不知道是否试用于这种情况。

作者回复：

圆锥轴承我想过，完全可以使用，因为其抗轴向压力和径向压力较强，作为承重轴承也很好。但缺点要经常维护，依然是分体的，有轴向串动空间，该试轴承阻力偏大，而且如果发生故障是瞬间损坏，不如其它轴承有一个相对的磨损损坏预知的过程，（这个特点是我在一篇文章中看到的，不一定准确）。

讨论四：yinjianjun

楼主设计也有疏漏！楼主设计的平面轴承是在旋翼静止状态下起到承受旋翼重量的作用，几乎不可以忽略不计！我建议是上下都有锥型轴承最好！上下左右兼顾。

作者回复：

我考虑的不是旋翼机静态的方案,因为静态表现的是单一旋翼自身向下的重量(旋翼及连接件不过20公斤左右可以忽略不计的).我主要是考虑在起飞后旋翼升力牵引下的机体及飞行员的总体重量下的安全。

圆锥轴承一般为单向分体的，如果同一方向安装的结果是轴向串动无法解决，会带来径向的颤动。如果反正安装则有一只失去它的作用，不如一只深沟轴承的作用大。

讨论五：匿名 123.115.206.x

我之前提出过当两个轴承的并列安装是一种过约束装配，因为：当两个轴承的旋转轴有错位时旋翼是无法旋转的。（两个旋转轴，旋翼到底绕哪个轴转？）

真实状态中可能出现的状态是：

1）制造精度够高，两轴承旋转轴错位小。单个轴承本身部件间隙大时，两个轴承能够相互适应。旋翼最终可以旋转。

2）制造精度差些，两轴承转轴错位大。单个轴承本身部件间隙也不大时，必定发生轴承的磨损，产生间隙，最终两个轴承再次相互适应，旋翼可以旋转。

3）其中一个选用自适应轴承（好像真有这种轴承），自适应轴承旋转轴自动与非自适应轴承匹配，旋翼最终可以旋转。（这种状态不算过约束状态）

但是对于前两种状态，还存在问题，使用过程由于受力状态的变化温度的变化等因素，是会导致轴承座有一定的变形的。也就是说，轴承的不共轴状态有可能会不断发生，当两轴承不能相互适应时，旋翼就会旋转困难或者不旋转了。

事实上在做机构设计时，是必须避免这种过约束状态的，如果结构是理论上的刚体（虽然不可能）这种设计，旋翼是不能旋转的。 虽然实际的制造中采用的是弹性体材料，结构可以通过变形或者磨损相互适应，但终究我不认为这是一种合理的设计。

hhe回复：

这是今天看到的一种止推轴承，对它的性能并不是很清楚，只是感觉似乎能够解决现在的这个问题。或者也许可以用 契丹居士所说的两排滚珠的轴承。有关这个双轴承的创意，虎牙兄弟真是想到了很多东西！旋翼--旋翼夹板--旋翼头--旋翼轴承--机架 这个传力路径上每一个都是重要的。越多这样有关设计的想法，越多的意见和争论，不管对错，我们对旋翼机的了解，就更深入了！

云山乱回复：

旋翼头轴承选型由旋翼头的受力分析而来。 旋翼头在实际工作状态下由于旋翼升力向量和重力向量不平行，且夹角是变化的，决定了轴承必须提供轴向力和径向力。停在地面上时轴向力应提供旋翼系统的重量，飞行时提供整个旋翼机除去旋翼系统之外的升力（机身重量和飞行员重量）。径向力要提供两桨离心力之差。

下图是我的旋翼头轴承设计，仅供大家参考！为了清晰显示略去了安装的螺栓等紧固件。轴承选用两颗GB/T292标准，7000系列角接触轴承7206C。背对背安装，内外圈双向紧固，预压。

接触角15度

额定径向力23KN，轴向力15KN

最大转速9000rpm(脂润滑)，13000rpm(油润滑)

结构分解图

剖面图

讨论六：ZBQ687

就是这个了。到现在大家不需要再有什么意见了，明白了道理结构和主要的注意事情，总合以上的发案，我是想大家都赞成第1个结构图，各方面都有承受力量。大家探讨的结果都明白了注意的是什么了。

讨论七：老冯

总结一下，也提供一下我的方案，旋翼头的轴承直接影响着飞机起飞时所需的发动机功率，和滑跑距离，还有空中发动机停车，迫降时的旋翼自旋转速，大家啊都明白，如果旋翼转速上升速度越快转速越高，那么起飞距离就短，消耗的功率就越小，相对而言，就可以用小一些马力和轻一些的发动机，在这个前提下就要尽最大可能较小旋翼运转的阻力，旋翼的气动外形是一方面，装载其运转的轴承也不能忽视。

在安全第一的情况下，要尽可能减小轴承的接触面积。也就是要尽可能减少轴承的个数，先不考虑轴承的形式，先考虑几点支撑，如果用一个轴承，旋翼受力方向在变化，支撑形式不够稳定，那么用两个轴承就可以解决其稳定性，两点一线，轴的不同方向受力被制约，达到了稳定要求，根据旋翼机旋翼的特点，理论上是两个轴承之间的距离越远，稳定性越高。杠杆原理，下面那个轴承就可以越小，但理论不等于实践，实际要求这个距离又不能过高，这样看来，三个轴承就是浪费了，原因自己想，就不多说。

重点说说俩个轴承的组合，轴的径向受力是周期变化的，轴向的拉力是持续的，整个飞机的重量都挂在轴上，这样看来拉力很大，还要承受急转弯和爬升的过载力，两个深沟球轴承其实已能满足以上的变载何使用要求，但是不够严禁，普通的深沟球轴承的保持架是金属的花篮，如果花篮损坏，滚珠会跑到一边，轴就会掉出来，后果可想而知啊。如果非要用深沟球轴承，也要用整体保持架的那种，保持架的材料是铜的或胶木的那种，安全系数会有所提高。

如果用圆锥滚子轴承，最好成对使用，这种轴承主要是承受轴向力为主，径向受力时会产生一个轴向推力。这种轴承的阻力要比滚珠轴承大，但是承载能力也比滚珠轴承大。

怎样能即减少轴承数量，运转阻力又小，又能实现更好的解决径向和轴向受力的办法那，个人看法，推荐笨鸟先飞推荐的这个轴承，角接触的角度大，即是深沟球轴承又是推力轴承，体积又小，安装简单，相关零件的制作很方便。顺便告诉大家一个出处，到捷达车的配件商店买，大概国产的50元，进口的不到100。个人认为这是最合适旋翼机旋翼头用的。是捷达车的前轮轴承，其他车型也有这样的，只是尺寸不同。

后面那个轴承也很合适，和一个深沟球轴承组合也能满足旋翼头的使用要求，这个组合也适合发动机的皮带减速系统，很好的方案，大家啊可以到配件商店看看这俩种轴承，这个是捷达车变速箱里的，4档箱的这个轴承外经小一些，5档的大一些。特保守特严禁的好方案，大家可以试试，我已经做了一套给新疆的飞友，感觉不错。

讨论八：zxn195912

我的双轴承旋翼头不某而合。