弹性模量对水润滑轴承的性能影响

从材料的角度,研究弹性模量对水润滑塑料合金轴承的性能影响,包括轴承承载能力、水膜形状曲线、压力曲线和最小水膜厚度等。研究表明:在选择水润滑轴承材料时应根据其承载能力来确定轴承材料的弹性模量范围;在承载能力范围内,从弹性模量这个角度来说,应当尽可能选择弹性模量低并具有良好摩擦磨损性能的材料,因为选择较小弹性模量的材料有利于提高最小水膜厚度,从而改善水润滑轴承摩擦副的摩擦磨损性能。     

水润滑轴承研究的进展

介绍了水润滑轴承材料、磨损机制的研究现状和应用。介绍了在材料的选择和改性上进行研究，以提高该轴承的承载能力并扩大其应用范围。对基本方程组求解算法进行改进以完善其润滑机制：分析了磨损机制以提高其极限范围性能。所有这些研究对扩大水润滑轴承的应用范围，具有普遍而重要的意义。     

水润滑轴承的研究现状及展望

介绍了水润滑轴承材料、润滑机理及磨损机理的研究现状。设计着们在材料的选择和改性上进行研究，以提高该轴承的承载能力扩大其应用范围；埘基本方程组求解算法进行改进以完善其润滑机理；分析磨损机理以提高其极限范围性能。所有这些研究对扩大该轴承的应用范围，具有普遍而莺要的意义。     

舰船水润滑橡胶尾轴承的结构设计

合理设计船舶尾管水润滑橡胶轴承的结构可以有效提高轴承摩擦学性能、承载能力,减小振动、延长服役时间。分析轴承长径比、摩擦面形状、水槽形式、橡胶层的厚度和硬度等结构要素对水润滑轴承的摩擦学性能及承载能力的影响,给出船舶尾管水润滑橡胶轴承结构设计中几个主要参数确定原则,为工程应用提供理论与技术支持。     

水凝胶/热塑性聚氨酯复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能

为提高水润滑轴承的承载能力，利用水凝胶在水润滑条件下的水合作用来改善热塑性聚氨酯（TPU）轴承材料的摩擦学性能。利用聚乙烯醇、海藻酸钠、壳聚糖等材料制备水凝胶颗粒，并通过熔融共混法制备水凝胶/TPU复合材料；在0.3和0.5 MPa的载荷下测试复合材料的摩擦磨损性能，利用激光干涉表面轮廓仪和扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌，分析其磨损机制。结果表明：水凝胶微粒可以通过水合润滑改善摩擦副的润滑条件，从而降低摩擦因数和磨损量，提高复合材料的摩擦性能；水凝胶质量分数4%时复合材料具有最佳的摩擦磨损性能，其在0.3和0.5 MPa工况下相对于TPU试样的平均摩擦因数减少率分别为52.31%和43.94%。研究结果为开发高性能水润滑轴承材料提供了一种方法。     

水润滑轴承的研究现状及进展

介绍了水润滑轴承材料、磨损机理的研究现状及应用.设计者们着重在材料的选择和改性上进行研究,以提高该轴承的承载能力并扩大其应用范围;对基本方程组求解算法进行改进以完善其润滑机理;分析磨损机理以提高其极限范围性能.所有这些研究对扩大该轴承的应用范围,具有普遍而重要的意义.     

船舶水润滑尾轴承结构设计研究进展

水润滑轴承的结构优化可以有效提高轴承的承载能力、冷却散热、减振降噪和摩擦学性能。在概述船舶水润滑尾轴承的优势和存在问题的基础上,分析归纳水润滑尾轴承内衬结构、内衬的厚度和硬度、轴承间隙、长径比、内衬表面粗糙度等结构设计参数的研究进展;以轴位水润滑尾轴承、内衬多层复合水润滑尾轴承和闭式水润滑尾轴承为例,介绍近年来几种新型水润滑尾轴承的结构设计,指出闭式水润滑尾轴承在内河及沿海船舶上具有广阔的应用前景,是未来的研究重点和发展趋势;建议水润滑尾轴承的研究应从以下方面着手,一是从微纳米尺度研究轴承微观界面润滑机制,二是在考虑轴承参数间耦合作用的基础上对轴承进行多目标优化,三是进一步研究闭式水润滑尾轴承及密封装置材料、结构和辅助装置以及水润滑添加剂,四是研究船舶水润滑尾轴承的设计规范,建立一定范围内精度满足工程需要的轴承设计计算经验公式,以简化轴承设计程序。     

水润滑轴承水膜压力研究进展

水膜压力是水润滑轴承的重要参数。通过对水膜压力的研究,可以获得轴承的其他重要特性,如水膜厚度、轴承承载能力以及润滑方式等,进而确定轴承润滑区域与状态,预测轴承使用寿命。从理论计算、软件仿真与试验测试方法等3方面,对水润滑轴承水膜压力的研究方法进行归纳总结,分析水润滑轴承水膜压力研究目前存在的主要问题以及需要进一步研究的重点,为水润滑轴承特性及润滑机理的研究提供参考。     

考虑粗糙度的船舶水润滑高分子轴承弹流润滑性能研究

为了揭示表面粗糙度对船舶水润滑高分子材料轴承润滑性能的影响规律,开展水润滑轴承弹流混合润滑理论研究;建立考虑内衬材料粗糙度和弹性变形的水润滑轴承混合润滑模型,并对模型进行仿真验证;分析内衬粗糙峰对水膜厚度、水膜压力分布和承载能力的影响规律。研究结果表明：在转速增大的过程中,内衬粗糙度的增大会减缓水膜厚度的增幅比,使轴承需要更高的转速来进入流体动压润滑状态;减小轴承内衬粗糙度能有效降低轴承起飞转速,加快轴承由混合润滑转变为流体动压润滑的过程,减小轴承与轴颈的局部接触,降低轴承异常振动噪声发生的可能性。研究结果揭示了内衬粗糙度变化对轴承润滑特性的影响机制,为水润滑轴承的优化设计提供理论参考。     

基于多孔质节流器的水润滑动静压轴承的设计

针对水润滑轴承的特殊形式以及要求达到的技术指标,采用陶瓷多孔质材料作为节流器,并推导出水润滑形式下的相关节流参数。程序采用有限差分法求解各偏微分方程,得出不同形式水润滑轴承的承载能力、刚度和摩擦功率等性能参数;通过对相同轴承形式采用油润滑时的计算,给出了水、油两种润滑形式性能的对比;综合各性能指标,完成水润滑轴承形式的选择以及结构尺寸的设计。     

Loads carrying capacity map for the surface texture design of SiC thrust bearing sliding in water

Water lubricated silicon carbide is expected to be widely used for sliding bearings and mechanical seals in hydraulic systems since it is environmentally friendly and saves energy. The purpose of this study is to find the optimum surface texture to improve the load carrying capacity of SiC bearings working in water. Micro-pits, evenly distributed in a square array, were selected as the texture pattern, and formed on one of the contact surfaces by reactive ion etching. Experiments, which simulate the working condition of thrust bearings, were carried out to evaluate the effects of the micro-pits on the critical load of the transition of the lubrication mode from hydrodynamic to mixed. The results are summarized in the form of a load carrying capacity map. It was found that an optimum geometric and distributive range of micro-pits exists, where the load carrying capacity can be increased at least twice over that of an untextured surface.     

轮缘推进器水润滑聚晶金刚石推力轴承承载性能试验研究

为解决舰船轮缘推进器（RDT）水润滑推力轴承承载能力差、使用寿命短等问题,提出采用超硬材料聚晶金刚石（PCD）为摩擦副的重载水润滑推力轴承设计方案。研制了金刚石粒度分别为10 μm,25 μm和35 μm的PCD推力轴承并开展了台架试验和RDT样机试验。台架试验结果表明,粒度为10 μm的轴承在重载工况下的摩擦因数波动剧烈,而粒度为25 μm和35 μm的轴承在20 MPa比压下可以稳定工作。该比压比现有RDT采用常规软/硬材料配副的水润滑推力轴承比压提高了40倍。转速为400 r/min时轴承的稳定摩擦因数约为0.015,且在数十小时的试验中无磨损迹象。粒度为35 μm的轴承通过了在RDT样机上开展的为期1个月的启停、加减速、高速重载等严苛工况下的试验考核,证明水润滑PCD推力轴承可以胜任RDT极端恶劣环境的工作。     

UHMWPE复合材料水润滑轴承润滑状态转变性能研究

水润滑轴承润滑介质的黏度较低,轴承动压润滑难以形成。研究水润滑轴承润滑状态转变特性,可为水润滑复合材料轴承的设计和优化提供依据。建立水润滑轴承流固耦合计算模型,研究轴承承载力、水膜压力、轴承变形量随工况的变化关系,提出水膜厚度测试方法,研究轴承摩擦因数、水膜厚度随转速、负载的变化规律。研究结果表明:随偏心率和转速增大,轴承承载力、最大水膜压力和最大变形量均逐渐增大;随转速增大,轴承承载力、最大水膜压力和最大变形量的增幅逐渐减小。试验发现随着负载增大,改性UHMWPE轴承从混合润滑向动压润滑转变的膜厚比逐渐减小。     

The Static and Dynamic Characteristics of a Two-Lobe Journal Bearing Lubricated with Couple-Stress Fluid

Static and dynamic characteristics of two-lobe journal bearings lubricated with couple-stress fluids are studied. The load-carrying capacity, the stiffness and damping coefficients, the non-dimensional critical mass, and the whirl ratio are determined for various values of the couple stress parameter l. The results obtained are compared with the characteristics of two-lobe bearings lubricated with Newtonian fluids. It is found that the effect of the couple stress parameter is very significant on the performance of the journal bearing. The stability is improved compared to bearings lubricated with Newtonian fluids.     

表面织构对水润滑轴承混合润滑性能的影响

为分析表面织构对水润滑轴承混合润滑性能的影响,基于平均Reynolds方程及JFO空化边界条件建立带有表面织构的水润滑轴承混合润滑模型并数值求解,获得不同织构参数下水润滑轴承的Stribeck曲线。研究结果表明:表面织构是否能改善润滑性能与其深径比及面密度参数密切相关,织构的引入并不一定能降低水润滑轴承的摩擦因数;表面织构的面密度和深径比存在最优值,能使水润滑轴承获得最大的膜厚比与最小的摩擦因数,并在较低的转速下由混合润滑状态进入流体动压润滑状态。     

舰船用水润滑轴承微观界面润滑机理研究

针对水润滑轴承微观界面润滑状态和润滑机理存在的不清楚、不明朗等问题,开展微凹痕对轴承微观界面润滑机理影响的研究。在建立单一微凹痕内部流体动力学模型的基础上,研究微凹痕内部涡流结构变化特性,分析微凹痕内部流场动力学特征,讨论形貌特征参数与润滑性能的变化规律,证明流体动力学特性随表面形貌的演化规律,验证微凹痕对轴承微观界面润滑机理的影响规律,从而提出微尺度下水润滑轴承润滑理论,并从微观层面探究粗糙峰与轴承润滑状态转变之间的关系,进而提出判断润滑状态转变的微观尺度标准。结果表明,微动压效应、微空化效应、微惯性效应三者共同构成水润滑轴承微观界面的润滑机理,大量微凹痕累积进而可以增强轴承承载能力、降低摩擦功耗。     

大型水泵导轴承梳齿迷宫密封研究

推导了大型水泵油润滑导轴承梳齿迷宫密封泄漏量计算公式。通过实例计算了梳齿迷宫密封的泄漏量及各密封段的压降,分析了各段对密封效果的影响。比较了梳齿迷宫密封与端面密封的密封效果,分析了油润滑导轴承浸水的可能原因,指出了梳齿迷宫密封的适用性。结果表明:在水泵导轴承梳齿迷宫密封中O形密封圈的磨损量对泄漏量影响很大,O形密封圈必须选用耐磨性能好的材料,并控制泵轴摆度以减小O形密封圈的磨损量;在正常运行情况下梳齿迷宫密封的泄漏量远大于端面密封,因此要保证足够的排漏水能力,以免因排漏水不畅造成导轴承浸水。     

Calculation of oil‐film thickness in journal bearings running at varying rotational speeds

There are many methods of calculating the properties of lubricated hydrodynamic sliding bearings running at variable loads, but, in some cases, sliding bearings of heavy‐duty machines run under constant load and at variable speeds; this can lead to reduced film thickness in the bearing and boundary lubrication. The minimum oilfilm thickness in such a bearing needs to be calculated so that the proper lubricant viscosity can be selected to reduce solid‐solid contact during machine operation. In this study, a method is presented for calculating the film thickness of sliding bearings operating with alternating rotational directions. The results of the calculations show that the squeeze effect can develop enough load‐carrying capacity to prevent solid‐solid contact between the rubbing surfaces during operation, provided the change of direction of rotation is quick enough.     

水润滑轴承材料设计

本文列举了水润滑轴承的特点，介绍了水润滑轴承用的金属材料、塑料、陶瓷及其他材料的特点，以及水中滑动性能和在各种速度及负荷匹配中的应用情况。