屏蔽泵水润滑石墨推力轴承摩擦学性能的研究-论文.pdf

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1、现代制造技术与装备2014第4期总第221期2屏蔽泵水润滑石墨推力轴承摩擦学性能的研究杨丽华王新荣(佳木斯大学，佳木斯154007)摘要：本文分析了影响水润滑石墨推力轴承摩擦学性能的主要因素，如润滑水膜厚度、温升、载荷及转速、轴承材料的性能等，提出了提高水润滑轴承摩擦学性能的主要方法，如创建容易获得稳定润滑水膜的工况条件，缩短轴承的启动时间，减小轴承负载，选用合适的摩擦副材料等。关键词：屏蔽泵水润滑石墨推力轴承润滑水膜新型核电站和核潜艇中主泵的动力系统大多采用屏摩擦学性能。蔽电机，水润滑推力轴承是屏蔽电机中

2、的关键部件之一。1．3轴承载荷与转速对轴承摩擦学性能的影响因受系统所处环境的限制，只能采用水润滑轴承结构。而在载荷相同的条件下，提高轴承转速，最小水膜厚度研究水润滑轴承的摩擦学性能，对保证水润滑轴承有较将随之变大，局部的最大压力值减小，摩擦系数降低。这好的摩擦、磨损性能和较高的使用寿命具有十分重要的主要是由于轴承在低速运行的条件下，不易形成良好的意义。流体动压润滑，而随着轴承转速的提高，将会改善润滑状1水润滑石墨推力轴承摩擦学性能的影响因素分析态，润滑水膜易于形成，且最小水膜厚度加大，局部压力从整体上来看，

3、水润滑轴承的摩擦学性能主要受到以变小，摩擦系数亦会降低。故在载荷相同的条件下，提高下几个方面的影响：润滑水膜的厚度、温升、轴承载荷与轴承转速，将会加大最小水膜厚度，降低轴承摩擦系数，转速、轴承材料的性能等⋯。从而使轴承的润滑性能增强，磨损率降低。1．1润滑水膜厚度对轴承摩擦学性能的影响在轴承转速相同的条件下，若加大载荷，轴承间的最要使水润滑推力轴承安全可靠地运转，关键要确保推小水膜厚度将会减小，局部最大压力值增大，摩擦系数降力盘与轴瓦之间形成润滑水膜，并保持最小水膜厚度。低。这主要是由于随着载荷的增加，轴承

4、形成良好的流体轴承润滑液膜厚度计算公式为：动压润滑的能力越来越差，最小水膜厚度越来越小，局部压力不断提高，轴瓦与推力盘的接触面积变大，压力流阻h×。×l(e=)力与剪切流阻力均增大，但其增大的速度与载荷增加的由此公式可以看出，水润滑推力轴承的最小水膜厚度速度相比要慢，故使得摩擦阻力与轴承载荷的比值变小，h与轴承转速v的平方根成正比，与轴承载荷P的平方根即摩擦系数减小。故在转速相同的条件下，增加轴承载成反比。增加轴承载荷会导致水膜厚度减小，使轴承因运荷，将会减小最小水膜厚度，增加局部最大压力值，轴承行而产生的

5、热量增多，产生温升，而水的粘度会随温度的润滑性能降低，磨损量增加。同时，滑动轴承在载荷一定升高而降低，故在相应的载荷下，水膜的厚度会继续减的条件下，单位面积压力P与轴承转速v的乘积pv值越小。因此，为避免因水膜不连续而引起的推力盘与轴瓦的大，因摩擦而产生的摩擦热越多，能耗越大，动力损失也直接接触，应确保轴承间隙中有足够的水膜厚度。越大。通常，当轴承处于干运转条件下，其允许承受的最1．2温升对轴承摩擦学性能的影响大载荷取决于允许的最大磨损速率和轴承的强度，而允在水润滑轴承正常运转的过程中，因润滑水膜承担着许的

6、最大转速取决于轴承摩擦面上允许产生的热量限很大的剪切速率，大量的摩擦热会由此产生，摩擦热对摩制，对于不同的材料，pv的允许值是不同的，且P与v相擦性能的影响主要表现在两个方面：一方面是使润滑状互制约，若pv值超过该材料的允许值，则会造成轴承温升态发生转化，即由水润滑转化为边界润滑甚至干摩擦；另异常，进而会严重影响轴承的摩擦磨损性能。一方面是摩擦过程中引起表面层组织的变化。若这些热1．4轴承材料性能对轴承摩擦学性能的影响量不能及时地传递出去，则会引发水膜温度的升高。若这在主泵电机的启停机阶段及运行速度发生变化

7、的情些热量不能被有效的排放，则会导致轴承端面上存在较况下，轴承往往会处于干摩擦状态或边界润滑状态，因大的温差，这极易引发烧瓦壤、象[2]，并会严重降低轴承的此，在选择轴承材料时，不仅应考虑该材料具有较低的摩^基金项目：佳木斯大学科学技术研究项目，水润滑石墨推力轴承摩擦学性能的研究(L2013—062)。、、·设计与研究29擦系数而且要使其能够在边界润滑状态及干摩擦状态下水口，提高供水压力，以增加水流量，带走更多热量。从而安全运行。衡量某种材料的耐磨性要全面地考察该材料降低轴瓦温度，提高水的动力粘度，增加水膜

8、厚度，改善的各项性能指标，特别是其动特性指标，主要包括以下几轴承的润滑条件。个方面：另外，由于主泵电机轴承的惯性力较大，致使其在启(1)硬度。轴承材料的各项物理指标并不是孤立存在停机阶段的低速运转状态耗时较长，而水润滑轴承在低的，它们既相互依存，又互相制约。因此，在选择轴承硬度速重载工况下，不易形成稳定的润滑水膜，致使轴承处于这一物理指标时，应在不降低或不明显降低轴承润滑性干摩擦或边界润滑状态，从而引起摩擦副表面