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。     

水润滑扇形瓦推力轴承润滑性能的边界元分析

用边界元法分析水润滑扇形瓦推力轴承的润滑性能,将雷诺方程转化为类似泊松方程的形式,采用边界元法求解该方程,研制了一套C++计算程序,得到多组轴瓦参数下的水膜厚度、压力分布和相关润滑性能,可以显著降低代数方程组的阶数,从而减少计算所需时间,并可提高计算精度。研究表明瓦块张角和瓦块倾角对最小水膜厚度、最大水膜压力、摩擦功耗、压力中心位置和进水口流量有不同程度的影响,该研究将有助于合理的设计水润滑扇形瓦推力轴承的轴瓦参数。     

螺旋面扇形瓦推力轴承势动力润滑性能分析

提出了一种适用于推力轴承的新型瓦－螺旋面扇形瓦,并对其热动力润滑性能进行了分析。螺旋面瓦与平面瓦比较,因此本身具有一定的斜度而具有许多特点,如油膜厚度大,承载能力大,剪切速率低,粘性耗散小,温升较小,功耗少而且制造加工容易等,因此可以很好地取代平面扇形瓦。     

水润滑赛龙轴承及其润滑性能综述

赛龙以其抗冲击、耐泥砂、耐磨损、承载力高而逐渐成为一种新兴的水润滑轴承材料。本文简单介绍了水润滑赛龙轴承材料的分类，论述了水润滑赛龙轴承的发展现状以及其结构、特性和优点，并阐述了水润滑赛龙轴承的研究现状和推广应用前景。     

水润滑推力轴承推力瓦应力场分析

水润滑推力轴承工作时,推力瓦和推力环端面间的高速相对运动会产生大量摩擦热,导致端面温升和热变形,使推力瓦产生局部高温和高应力,影响水对推力轴承的润滑效果、传递轴向推力效果、轴承寿命和安全性。基于ANSYS软件平台,建立水润滑推力轴承斜面平台固定推力瓦危险截面有限元分析模型,分析推力瓦危险界面的变形和应力场。结果表明:推力瓦的最大变形和最大Von Misses应力均出现在离推力瓦进水方向2/3瓦长处。     

弹性模量对塑料瓦推力轴承润滑性能的影响

弹性金属塑料瓦(EMP瓦)压缩弹性模量是一复合弹性模量,并不像金属材料那样是一个常数,而是随压力增大而逐渐增大。结合"三峡推力轴承方案"中EMP瓦推力轴承数据,从理论上计算了EMP瓦压缩弹性模量的变化对推力轴承润滑性能的影响,从而对EMP瓦压缩弹性模量允许的变化范围有所了解。计算结果表明:压缩弹性模量的变化对最小油膜厚度、最高油膜温度和最大压力有一定的影响,而对功耗影响不大。     

潜水泵水润滑推力轴承润滑性能数值分析

以推力轴承扇形瓦块为研究对象,采用柱面坐标,通过对二维雷诺方程进行离散化求解,计算得出水膜厚度、压力和温度场的分布规律,并研究推力环转速、推力瓦倾角和潜水深度对轴承润滑性能的影响规律。研究表明:最大水膜压力和推力瓦最高温度均出现在推力瓦出水口靠近外径的位置。     

高速重载静压推力轴承润滑性能研究

以某高速重载数控5m立车的环形腔静压推力轴承为对象,对其润滑性能进行了研究,推导出静压承载力与油膜厚度的关系式。依据计算流体力学（CFD）理论,采用ANSYS ICEM CFD和ANSYS CFX软件对环形腔静压推力轴承内部流体压力场、温度场和速度场进行了仿真计算,通过改变油膜厚度实现对工作台承载变化的研究,得到了不同油膜厚度时压力场、温度场和速度场的变化规律,实现了高速重载静压推力轴承润滑性能预测。     

八纵向沟水润滑橡胶轴承润滑性能研究

水润滑橡胶轴承是水下最适宜的轴承之一,笔对潜水泵上常用的八纵向沟水润滑橡胶轴承,在水润滑条件下的润滑机理进行了实验研究,根据实验结果剖析了影响摩擦系数的主要因素及其影响规律,并据此提出了一组实用设计参数。     

进水温度对水润滑轴承润滑特性的影响

为研究进水温度变化对水润滑轴承润滑特性的影响,采用有限差分法建立水润滑轴承弹流润滑模型,分析不同进水温度和载荷条件下水润滑轴承润滑特性的差异,并且通过试验验证摩擦因数的变化规律。研究发现：随着进水温度升高,轴承的水膜压力下降,但在水膜压力峰区域最大水膜压力升高、最小水膜厚度减小、偏心率增大,表明进水温度升高对润滑性能有着负面影响;在相同的载荷和转速下,轴承摩擦因数随着进水温度升高而下降,且高载荷下进水温度对摩擦因数的影响更大。通过试验发现进水温度越高对摩擦因数变化的影响越大,不同进水温度下载荷越低,载荷的变化对摩擦因数变化量的影响越大。     

新型感应推进电机轴承磨损分析及监测

针对某大型船用新型感应推进电机复合材料轴承在运行过程中容易磨损且不易监测的问题,根据该电机轴承结构及运行特点,建立电机轴承三维有限元模型,对电机轴承的摩擦应力进行理论仿真分析,并分析电机轴承磨损状况。结果显示,电机轴承摩擦应力分布是两侧大、中间小,轴承磨损严重部位集中在两侧。结合电机可靠性实验,利用原子发射光谱仪和libs光谱仪对电机轴承润滑油油样和轴瓦材料进行检测。检测结果显示,该型电机轴承润滑油中Ca和Na两种元素含量的变化能反映轴承磨损情况。     

UHMWPE基水润滑尾轴承润滑特性仿真及试验研究

针对UHMWPE基高分子复合材料水润滑轴承的润滑特性开展研究。采用双向流固耦合算法研究弹性模量和泊松比等材料参数以及转速、负载等工况参数对水润滑轴承偏心率、最大水膜压力、轴承最大变形量、最小水膜厚度、摩擦因数等润滑特性的影响。基于改性UHMWPE高分子复合材料轴承的试验,验证了仿真方法的正确性。研究表明:计入弹性变形的流固耦合算法在研究高分子复合材料轴承性能方面具有更高的精度;随轴瓦材料弹性模量和泊松比的增大,轴承承载力逐渐增大、弹性变形量逐渐减小;随负载增大,轴承最大水膜压力和最大变形量基本呈线性增长;随转速增大,轴承最大水膜压力和轴承最大变形量显著减小;对于高分子复合材料轴承,低速、重载工况下不计入弹性变形的算法误差更大。     

水润滑陶瓷滑动轴承的研究与发展

根据水润滑陶瓷滑动轴承的使用要求及研究发展现状，指出Sialon、Si3N4和SiC为适宜的水润滑陶瓷滑动轴承材料，探讨了水润滑陶瓷滑动轴承在极限载荷与极限速度条件下和精密加工场合的应用及其系统理论研究的最新方向。     

锥台型气体润滑动压轴承动力学数值模拟研究

针对高精密陀螺电机气体润滑动压轴承间隙复杂流动特点,分析轴承的静态特性和推导一阶滑移边界条件。采用基于无滑移边界和一阶滑移边界条件的计算流体力学方法模拟气体润滑动压轴承间隙复杂流动,计算获得不同偏心距轴承的静态载荷、刚度、功率和偏位角等参数,并与轴承试验结果进行对比分析。研究结果得出,在自重条件下轴承试验测量刚度结果位于无滑移和滑移边界条件数值模拟结果之间,比无滑移边界条件计算结果小约10%,比一阶滑移边界计算结果大约44%,表明轴承间隙流动只存在局部滑移;数值模拟结果的偏位角方向与试验结果一致,分别相差4°和2.6°左右。研究结果可为陀螺电机气体润滑轴承设计提供技术参考。     

流体惯性对橡胶轴承水润滑性能的影响

以水润滑橡胶轴承的典型数值为例,说明轴承流动状态跨越了层流、第二层流区以及紊流3个区域。从连续性方程和Navier-Stokes方程出发,推导了适用于第二层流区的考虑惯性力的雷诺方程。通过数值计算,考察了流体惯性对圆柱轴承润滑性能和承载能力的影响。发现流体惯性导致水膜压力和承载能力略微增大,轴心平衡位置发生微小改变,可以认为在第二层流区流体惯性对橡胶轴承水润滑性能的影响甚微。     

润滑油水侵对动压可倾瓦推力轴承润滑性能的影响*

针对核主泵、船用轴系等特定工况下推力轴承润滑油的进水问题,以46润滑油和68润滑油为例研究润滑油水侵对推力轴承润滑性能的影响。通过黏度测试获得润滑油中水分质量分数为0、0.5%、1.0%时的运动黏度,采用黏温曲线对润滑油含水前后的动力黏度进行表征。将润滑油的黏温关系代入推力轴承的润滑计算当中,获得不同含水量下轴承的最小油膜厚度、温升、流量及功耗等静态特性参数,并分析含水量对推力轴承起飞转速的影响。研究结果表明：润滑油含水后对最小油膜厚度和功耗影响较大,对温升和流量影响较小;随着润滑油含水量的增加最小油膜厚度和功耗均降低,而温升增大,流量减小;使用2种润滑油在不含水和水分质量分数为0.5%时的起飞转速都在50 r/min以下,水分质量分数为1.0%时起飞转速都在50 r/min以上,表明随着含水量的增加起飞转速增大。     

水润滑轴承材料弹流润滑性能比较研究

利用考虑惯性力的Reynolds方程,对水润滑条件下的实验橡胶滑块与钢环的弹流润滑问题进行了数值模拟,并分别与塑料、陶瓷材料的数值模拟结果进行了对比分析。结果表明,在水润滑条件下,惯性力对水膜压力的影响很小,而对水膜厚度及温度的影响很大。同样情况下,考虑惯性力时,最小膜厚增加,最高温度降低。橡胶/钢摩擦副中,惯性力对膜厚的影响是不可忽略的。陶瓷/钢摩擦副中,考虑惯性力时对温度影响更大。