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轴承理论研究、设计方法的新动向1.前言滚动轴承作为重要的工业基础件，是各种机械中传递运动和承受载荷的重要支承零件。
它有摩擦力小、易于启动、升速迅速、结构紧凑，标准化、系列化、通用化水平高、适用范围广、使用寿命长、可靠性高以及维护保养简便等一系列特点，是一种包含了丰富技术内涵的机械产品。
各类主机的工作精度、性能、寿命、可靠性和各项经济指标，都与轴承有着密切的关系。
自1880年英国率先生产轴承至今，世界轴承工业，从无到有、由小到大，已经走过了漫长的124年的历程。
随着科学技术的不断进步，各类主机对轴承提出了越来越高的要求，这些要求不仅促进了轴承工业的发展，研制和生产出许多特殊种类的轴承，同时也极大地推动了轴承理论研究和设计方法的不断创新。
目前，一些世界著名的轴承公司，如瑞典的SKF公司、德国的FAG公司、日本的NSK公司等，非常重视轴承理论和设计方法的研究，设有专门的研究机构从事此项工作。
一些研究成果被国际标准化组织编制成国际标准。
2、轴承理论的发展动态⑴、轴承寿命理论的发展动态在滚动轴承发展的初期，轴承寿命的评价是以经验为依据的，直到二十世纪四十年代中期瑞典的G.Lundberg和A.Palmgren发表了轴承疲劳失效理论后，才结束了滚动轴承寿命评估的经验时代。
Lundberg－Palmgren的寿命理论是在Hertz接触理论、Weibull材料强度统计理论和大量实验基础上建立起来的。
其理论可表述为：L10=(C/P)M；式中，可靠度为90％时轴承的额定寿命，（106r）；C－额定动载荷，（N）；m－幂指数，对球轴承和滚子轴承分别为3和10/3。
1962年，国际标准化组织ISO 将经典的L-P公式作为轴承额定动载荷与寿命计算方法标准列入ISOR281中。
1960～1980年间，由于材料技术、加工技术、润滑技术的进步和，轴承寿命有较大提高，ISO适时地给出了含有可靠性、材料、运转条件和性能等修正系数的寿命计算公式，并列入ISOR281/1。
高效低摩擦滚动轴承的设计与研究随着工业技术的发展，机械设备得到了广泛应用。
而滚动轴承作为其中重要的一部分，其性能的优劣直接关系到整个机械设备的质量和效率。
而高效低摩擦滚动轴承的设计与研究便成为了工业界的热门话题之一。
在传统滚动轴承的设计中，由于其运作时涉及到接触摩擦，常常在运转时会受到较大的耗损和磨损。
这导致了机械设备的寿命降低，也增加了修理和维护的成本。
而高效低摩擦滚动轴承便是针对这些问题而提出的解决方案。
首先，高效低摩擦滚动轴承的设计需要充分考虑其材料的选择。
在传统设计中，轴承的材料产生的摩擦力很大程度上由于材料的摩擦系数而导致。
而在高效低摩擦滚动轴承的设计中，一种新型材料——聚四氟乙烯（PTFE）得到广泛应用。
PTFE是一种具有优异防摩擦和耐磨特性的高分子材料，无异味，不沾粘，且具有较好的化学惰性。
将PTFE应用于滚动轴承上，不仅能大幅减小轴承的摩擦系数，还能显著降低磨损率。
此外，PTFE的自润滑特性，也可以大大降低轴承的使用和维修成本。
除材料选择之外，高效低摩擦滚动轴承的设计还涉及到其内构的优化。
在传统设计中，轴承常常只是简单地由一些支撑环和滚珠组成。
而在高效低摩擦滚动轴承中，设计者需要充分发挥材料的自身特性，并进行更为复杂的内部结构设计。
例如，在一些设计中，设有预压环和弹簧，通过压缩弹簧来保证轴承的稳定和可靠。
这些内部设计的加入，极大地改善了滚动轴承的性能，明显减小了摩擦力，并且显著延长了轴承的使用寿命。
总体来看，高效低摩擦滚动轴承的设计与研究是一个非常值得关注的领域。
不仅它广泛应用于今天的机械设备中，而且还在不断地进行改进和优化，为机械设备的消费者提供更加优良的产品。
随着科技的进步，相信高效低摩擦滚动轴承的性能还会不断提升，并为我们带来更大的惊喜和贡献。
』Ｅ立銮道１人堂亟±堂位途塞！缝丝通过查阅文献发现目前国内从事滑动轴承实验台开发的高校主要有两家，一是哈尔滨工业大学，二是大连理工大学，另外还有一些实验仪器制造厂商也在研制该实验台。
哈尔滨工业大学根据不同时期的技术手段现己先后开发了两种型号的滑动轴承实验台０１，广泛应用于各高校机械设计基础实验课中。
国内滑动轴承实验台主要有以下几种型号：ｌ，ＨｚＳＡ．ＩＩＩ型（机械式）液体滑动轴承实验台幽１－１ＨＺＳＡ．ＩＩＩ型（机械式）液体滑动轴承实验台Ｆｉｇｕｒｅｌ－１ＴｈｅＨＺＳＡ·ＩｌｌｊｏｕｒｎａｌｂｅａｒｉｎｇｔｅｓｔｓｔａｎｄＨＺＳＡ—ＩＩＩ型（机械式）液体滑动轴承实验台如图１一ｌ所示。
该实验台采用千分表读取径向油膜和轴向油膜压力，人工绘制径向油膜压力分布曲线和轴向油膜压力分布曲线的实验方法。
这种实验台大多数是在定轴承参数条件下工作，无法考察变参数对轴承油膜压力分布的影响情况，因此很难向学生全面反映影响轴承压力分布的各种因素及由此引起的结果，这与当前教学对实验的要求不相符。
２、ＨＺＳＢ—ＩＩｌ型滑动轴承实验台图１－２ＨＺＳＢ．ＩＩＩ型新型液体滑动轴承实验台Ｆｉｇｕｒｅ１－２ＴｈｅＨＺＳＢ—ＩＩＩｊｏｕｒｎａｌｂｅａｒｉｎｇｔｅｓｔｓｔａｎｄ２』Ｅ噩窒堡鑫堂亟±堂僮诠塞！缝耸图ｔ－３ＨＺＳＢ，ＩＩＩ型滑动轴承实验台结鞠简图Ｆｉｇｕｒｅｌ－３ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆＨＺＳＢ－ＩＩＩｊｏｕｒｎａｌｂｅａｒｉｎｇｔｅｓｔｓｔａｎｄ图１．２所示为ＨＺＳＢ．ＩＩＩ型滑动轴承实验台，图１．３为其主要功能框架简图，该实验台在技术上有了很大的改进。
它与计算机联接，在滑动轴承周向、轴向承载区安装压力传感器，经电压放大器，Ａ／Ｄ转换装置，采集有关油膜压力分布的实验数据，输送到计算机中。
然后，利用微机进行计算，数据处理，包括在屏幕上显示实验曲线、用打印机打印实验报告等吲。
１．２．２滑动轴承仿真实验台的国内外发展现状利用计算祝闻接操作滑动轴承实验设备所实现鲍实验并不是真正意义上的仿真实验吲。
第三章滑动轴承设计参数与计算方法!"#滑动轴承的类型、特性与选用滑动轴承的种类繁多，分类方法亦繁多，按润滑原理不同，将其分为：无润滑轴承、粉末冶金含油轴承、动压轴承和静压轴承。
以粉末冶金含油轴承代表处于混合润滑状态下的轴承；无润滑轴承亦代表固体润滑轴承。
!"#"#滑动轴承的性能比较（表$%!%#）表$%!%#滑动轴承的性能比较轴承型式无润滑轴承粉末冶金含油轴承动压轴承静压轴承轴承性能承载能力!!高温适应性好，可以在材料的温度极限以下运转差，受润滑剂氧化的限制一般，可以在润滑剂温度极限以下运转低温适应性优一般好，摩擦阻力大真空适应性优好，需要专用润滑剂一般，需专用润滑剂差潮湿适应性好，轴须耐腐蚀好尘埃适应性好，需注意密封必须密封好，需密封和过滤装置好抗振性一般好旋转精度差好优摩擦阻力大较大小最小噪声一般小最小润滑装置最简单简单复杂程度差异较大复杂w w w.bz f x w.c om!"#"$滑动轴承的承载能力与极限转速几种主要滑动轴承的极限承载能力和极限转速曲线见图!"#"$和图!"#"%。
可供选择滑动轴承类型时参考。
对动压轴承，按中等粘度润滑油进行计算；对无润滑轴承和混合润滑轴承，按磨损寿命为$&’(计算；对静压轴承，理论上在材料强度允许图%&!&#径向轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承图%&!&$推力轴承的极限载荷与转速""""无润滑轴承—·—液体动压轴承—··—粉末冶金含油轴承—滚动轴承w w w.bz f x w.c om的载荷和转速范围内均可应用。
为了便于比较，还将疲劳寿命为!"#$的滚动轴承的极限承载能力和极限转速曲线画出。
课程作业之一：综述报告
课程名称：综述表面涂层技术工程实践中的应用
报告题目：表面涂层技术在工程中的重要作用
学生姓名：
所在学院：电气学院
学号： 110010
完成日期： 2012 年 10 月 24 日
表面涂层技术在工程中的重要应用
于雨
1.1前言：材料的表面改性是材料学研究中的一个重要课题，他对提高材料的使用性能，扩大材料的使用范围，实现材料的功能复合等方面有着重要的意义。
表面涂层技术作为材料表面改性的的重要手段能够制备各种特殊功能的表图层，用少量的材料可起到大量的，昂贵的整体材料所难以起到的作用，同时又可以极大的降低所需要的加工成本。
表面涂层技术是活的显著经济效益的一种新的表面强化技术，基于表面图层技术的显著优越性，使其在半导体工业，仪器仪表，医药，核工程等领域都得到了广泛的应用。
2、案例分析
2.1表面涂层技术在航空发动机上的应用
航空发动机的管路，附件，叶片，机匣，罩冒等发动机构零件直接和大气接触，容易受到大气中的水分，尘埃，盐，二氧化硫的腐蚀既点蚀。
涡轮叶片和燃烧室受到高温燃气冲刷，再热应力以及然其中的S和O元素作用下发生化学反应，使其生生炭化物造成贫铬区,在酸性物质作用下,材料表面沿晶面开裂,产生晶粒脱落即干腐蚀,经长期高温氧化形成氧化膜,氧化到一定程度之后,材料表面呈片状破裂或网状剥落,造成微损伤,受到微损伤的构件在振动作用下,会产生微裂纹,微裂纹扩展可导致构件断裂。
2.11热障涂层
大量试验证明,热障涂层热变形小、耐蚀、耐磨、密封性好,用在发动机高温部件上可提高发动机效率和延长发动机使用寿命,已成为航空发动机设计和维护的关键技术之一。
2.12橡胶涂层
采用了橡胶涂层,即将橡胶涂层涂于压气机叶片燕尾槽底部,然后将叶片装入压气机盘的燕尾槽内。
橡胶涂层属于高弹性分子材料,振动时可吸收能量,有明显的阻尼作用,且耐磨、耐老化,密封性好,使用寿命长、易更换、便于维护,能够明显提高叶片的使用寿命。
2.13封严与密封涂层
为了提高发动机效率,减少热损失,转、静子之间的间隙要小。
转动件在工作中由于受离心负荷和热气流温度场的影响而向外伸长,因此会和静子碰磨,从而危及发动机的安全。
为限制转、静子之间的间隙,又不使气流泄漏,在静子、转子叶片或封严蓖齿上涂覆软、硬涂层,用磨损涂层的方法来保持封严。
2.2表面涂层技术在模具上的应用与发展
模具是零件成形过程的重要工艺装备。
模具使用过程中,除了受到力与热的冲击,模具工作零件表面还与坯料间存在剧烈的摩擦作用。
因此要求模具材料具有良好的耐磨性、强韧性、抗疲劳断裂性能、高温性能以及耐冷热疲劳性能等。
尽管研制开发了多
种新型模具材料,并对制造工艺进行了改进与优化,但单一材料仍然无法满足模具综合性能高的要求。
目前耐磨涂层的种类很多。
从涂层材料的组成方面,氧化物中有氧化铬、氧化铝、氧化钛等,碳化物中有碳化铬、碳化钨、碳化钛以及它们和金属的复合物,氮化物中有氮化钛、氮化硅等;从耐磨损的机理方面,铁基、镍基、钴基材料或在这些涂层材料中加入WC、A12O3、Cr2O3、ZnO等陶瓷颗粒获得复合涂层,可显著提高其抗磨料磨损性能,同时可以增大或改变摩擦副间的物理、化学及晶体结构的差异和性质,从而提高其抗粘着磨损性能。
另外,在边界润滑条件下,钼涂层具有优异的耐粘着磨损性能;钴基自熔合金、Ni/A1以及陶瓷涂层可以提高耐热磨损性能;Ni基自熔合金、自熔合金加铜粉、不锈钢、超细A12O3、Cr2O3、WC复合涂层可以显著提高零件的耐冲蚀磨损和耐气蚀磨损能力。
我国的模具表面涂层及其成形技术经过多年发展已取得了长足的进步,但由于起步较晚,涂层材料及其成形设备已不能满足模具加工日益提高的要求。
因此,积极开展涂层及其成形技术的应用性研究,对于提高我国模具制造水平具有重要意义。
2.3面涂层技术在大盈江发电厂水轮机上的应用
火花沉积技术属于表面涂层改性技术，是在传统工艺电火花表面强化基础上发展起来的新工艺．电火花沉积工艺把电源存储的能量，在金属电极棒( 阳极) 与金属工件( 阴极) 间瞬间高频释放，母材与电极材料间的空气被电离，形成通道，瞬间高温、高压微区便在母材表面产生; 同时呈现离子态的电极材料与母材基体互相熔渗，形成冶金结合电火花沉积工艺是瞬间快速升温－冷却过程。
电火花沉积的设备功率大，旋转电极为2 500 r / min，在氩气保护状态下进行，能够获得 8 ～250 μm 厚度均匀的沉积层．经过电火花沉积技术处理的金属沉积层具有较高硬度及较好的耐高温性、功率、电压、频率和时间调整沉积层厚度; ⑥可以通过调整沉积工艺参数来获得不同的表面粗糙度，以达到不同的工艺效果; ⑦不会产生有毒气体、液体等环境污染物，噪音小，操作方法容易掌握，对工作人员的技术水平要求不高．耐腐蚀性和耐磨性。
当水流中含有坚硬的较大泥沙颗粒经过水轮机时，部分颗粒以较大的冲角与叶片头部撞击，母材受到损伤，呈深坑状，如图1 所示．
修复后，如图2
3.结束语
表面涂层技术的应用范围涉及各类无机、有机、金属材料及其工业产品,是许多行业中不可缺少的实用技术。
本文介绍的电镀一涂饰组合新工艺、电泳彩色透明涂料在金属表面着色的新技术、燃烧反应化学气相传质涂层新技术、等离子体表面改性技术、激光电镀、粉末涂装工艺、复合电镀都是近年来国内外新开发并具有发展前景的表面涂层技术。
这些技术为提高材料表面的耐蚀及装饰等多方面性能提供了新的途径。
推广和应用这些表面涂层新技术,无疑地将给与涂装相关的行业产品带来生产与应用上的繁荣与效益，在工程中的重要应用。
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