摘 要：隨著經濟和科技水平的快速發展，隨著機械工業,尤其是高速列車和航空航天工業的發展,滿足高速、重載等極端環境下服役要求的軸承技術研發對提高航空發動機的安全性、可靠性及壽命至關重要。此次會議的召開為高溫軸承材料的研究與應用發展,以及選材、設計、壽命評估和結構完整性評定等提供了諸多具有重要參考價值的研究成果與技術。

關鍵詞:滑動軸承;結構類型;結構參數;軸承性能

 1 滑動軸承結構材料
1.1重載滑動軸承表面涂層
        提高軸承使用壽命的常見表面處理工藝有電鍍、磁控濺射、粘接自潤滑襯墊、鑲嵌固體自潤滑物等,但電鍍污染環境,磁控濺射薄膜生產效率低且靶材利用效率低,由芳綸纖維組成的襯墊不耐高溫,鑲嵌結構降低軸承結構強度。軸承表面處理亟需一種新的滿足綠色和大規模生產要求的材料。
1.2軋機重載軸承
        從寶鋼、鞍鋼、武鋼、本鋼等企業收集的信息發現軋機軸承存在使用壽命短、容易出現大面積疲勞剝落等問題;在操作側,軸承的失效率明顯高于驅動側;90%的軸承從輥體側的第一排和第二排滾子及其對應的外滾子路徑處產生疲勞剝落。通過對軋機微尺度等效軋輥系統進行綜合原理和機構在空載和重載下自由度的變化進行分析,束學道教授闡明了軋機軸承、推力軸承和軋機軸向調整螺紋的異常偏心加載機理,為軋機微尺度可控靜桿系統的研制和設計提供了科學的方法,同時為有效解決軋機軸承等重大設備事故提供了新思路和新途徑。
1.3電子輻射技術
        隨著現代技術的發展,具有復雜特性的功能材料日漸重要。鑒于傳統的材料制備工藝無法將不同特性的材料進行組合,電子輻射技術填補了該領域的空白。研究者們可以有效地利用鋁箔材料和蒸汽相涂層技術來制備多功能材料。另外,傳統的融合技術難以獲得跨金屬連接的化合物,這使得制造如管道連接中由鋼鐵和鈦組成的結構變得很困難。烏斯季諾夫利用擴散焊接方法制備了鈦鋼雙金屬化合物,其可以滿足安裝連接的要求,且具有高強度和可塑性的優點。

2 軸承有限元模型
2.1載荷設定
        根據研究需要，對模型設置力的載荷與位移載荷條件。其中起始點為坐標原點的較長黃色箭頭代表重力載荷的方向，起始點為參考點(ＲP)的較短黃色箭頭代表集中力作用方向，根據Adams中對已建立的軸承Pro/E模型進行動力學仿真，提取軸承的載荷數據。其軸承所受徑向載荷為1.8×104N，軸承轉動速度為90r/min。
 2.2設定邊界條件
        設置邊界條件時，需要限制內圈內表面的軸向的位移，其邊界條件均對軸承內圈內表面施加。軸承外圈固定在軸承座上，故對外圈外表面施加固定約束。由于歐拉體所表示的潤滑油受到軸承各個零件的限制，難以流出內圈外壁與外圈內壁間的空間，故限制歐拉體在其兩個環形側面的流速為0。
 2.3滑動軸承試驗設備
        針對所設計的芯棒滑動軸承，對其初步運行性能進行測試，搭建相應的滑動軸承試驗機，根據課題項目的任務，開發的試驗機主要驗證滑動軸承的成膜能力即初步的運行能力及啟停的運行能力。被測滑動軸承芯棒固定在試驗軸承座上，皮帶輪內孔模擬行星輪內孔，芯棒外緣與皮帶輪內孔相配合，模擬芯棒與行星輪內孔的配合。皮帶輪通過四根SPB窄V帶與調速電機相連，由電機驅動，模擬行星輪啟停時的轉速。通過液壓加載系統在皮帶輪外表面施加載荷，模擬行星輪啟停時受到的等效載荷。液壓缸施加的載荷通過試驗軸承座上端的法蘭盤和導桿傳遞，載荷通過魚眼桿端關節軸承分配給兩個滾動軸承，利用直線軸承和限位塊固定導桿運動方向為豎直方向，保證液壓缸施加的載荷作用與滑動軸承中心，由滾動軸承外圓與皮帶輪接觸實現被測試滑動軸承徑向載荷的施加。芯棒內孔與支撐軸設計為緊配合。裝配時可從軸承座右側端蓋處整體插入，拆卸時只需拆卸端蓋后，將支承軸和芯棒軸承直接抽出即可，可以做到快速拆卸。測控系統:實時監控變化的傳感器四個，分別是壓力、溫度、轉速、位移傳感器，利用光電轉速傳感器實時監測轉速變化;在出油口布置熱電偶溫度傳感器，測量油溫溫升。此外在供油站上還有流量計和溫度表，由于供油初始條件恒定，可直接讀取供油的初始溫度和流量信息。
 

在軸承潤滑系統中，載荷及轉速的變化將對油膜壓力產生影響。隨著轉速的不斷增加，油膜力不斷地增大。曲線a轉速為90r/min，曲線b、c的轉速分別為110r/min、130r/min。曲線a中***大油膜壓力為1GPa，壓力二次峰值達到0.96GPa;曲線b中***大油膜壓力為1.09GPa，壓力二次峰值達到1.089GPa;曲線c中***大油膜壓力為1.14GPa，壓力二次峰值達到1.158GPa。壓力分布曲線的形狀發生了明顯的變化，壓力二次峰在轉速小的工況下很明顯，隨著轉速的增加，壓力二次峰幾乎消失，其壓力的***大值也不斷地向入口區移動。
3.2載荷及轉速變化對油膜厚度的影響
        當軸承轉速增加時，油膜厚度也隨之增加，并且***小油膜厚度的位置由兩側移向中心面上的出口區。當轉速由90r/min增加到130r/min時，***小油膜厚度由0.2mm提升到0.65mm。隨著載荷的逐漸增加，油膜厚度幅度減小，逐漸變薄。當載荷由1.8×104N增加到2.4×104N時，***小油膜厚度由0.2mm下降到了0.01mm。
        

滑動軸承在諸多領域中都有非常重要的應用，無論是航空航天領域，還是日常生活中都能發現滑動軸承的身影。滑動軸承結構參數直接影響著滑動軸承性能，因此在滑動軸承設計時必須考慮其結構參數因素。為此設計滑動軸承試驗臺，進行模擬工況下的啟停試驗，通過該實驗機，考察了銅合金和類金剛石涂層表面材料試件的啟停磨損情況。通過完成同等次數相似工況的啟停試驗后，觀察其表面磨損情況，銅合金表面材質的軸承試件磨痕比類金剛石涂層表面軸承試件多。在啟停這種不穩定的狀態下，類金剛石涂層試件表現更加優異，但同時也發現，類金剛石涂層磨粒磨損會出現涂層的磨損，需做好潤滑油的過濾清潔。

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