影响滚动轴承最小油膜厚度因素的分析研究

油膜轴承的基础知识一、什么是油膜轴承？油膜轴承是液体摩擦轴承的一种形式；按润滑系统供油压力的高低可分为静压轴承、静—动压轴承、动压轴承，通常习惯称动压轴承为油膜轴承。

油膜轴承由锥套、衬套、滚动止推轴承、回转密封、轴端锁紧装置等部分组成；或者说是轧辊一端所安装的全部零、部件的统称。

油膜轴承（动压轴承）是一种流体动力润滑的闭式滑动轴承。

在轴承工作时，带锥形内孔的锥套（锥度约1：5的锥形内孔与轧辊相联接）与轴承衬套（固定在轴承座内）工作面之间形成油楔（即收敛的楔形间隙）；当轧辊旋转时，锥套的工作面将具有一定粘度的润滑油带入油楔，润滑油产生动压力；当沿接触区域的动压力之和与轴承上的径向载荷相平衡时，锥形轴套与轴承衬套被一层极薄的动压油膜隔开，轴承在液体摩擦状态下工作。

动压轴承的压力分布是不均匀的，而且，由于相对间隙、滑动速度、润滑油粘度及锥、衬套的表面变形等不同而不同，其峰值压力区越小（即压力分布尖锐）承载能力就越低。

美国的摩根工程公司研制的Morgoil油膜轴承是其技术发展的典型代表，太原重工则是国内制造大型油膜轴承的唯一生产厂家。

二、油膜轴承形成的机理动压轴承油膜的形成与轴套表面的线速度、油的粘度、间隙、径向载荷等外界条件有密切关系。

可用雷诺方程描述：—油的绝对粘度—轴套表面的线速度★动压轴承（油膜轴承）保持液体摩擦的条件：1、楔形间隙、即h-hmin≠常数2、足够的旋转速度v3、合适的间隙4、足够的粘度、适当的纯净润滑油5、轴套外表面和轴承衬的内表面应有足够的精度和光洁度在可逆式中厚板轧机上能否使用油膜轴承，在最大载荷的前提下取决于最低的咬入速度和轧制节奏；中厚板轧机的油膜轴承使用的均为高粘度的润滑油，油膜的消失滞后于轧机的制动，只要轧机可逆运转的间隔时间小于油膜消失的时间，油膜轴承就能满足使用。

三、油膜轴承的发展二十世纪三十年代美国摩根工程公司首先把油膜轴承应用于轧机上至今，油膜轴承的技术已发生了巨大的进步。

油膜厚度和粘度的关系引言：油膜厚度和粘度是润滑油的两个重要参数，对于机械设备的正常运行至关重要。

本文将从理论和实验两方面探讨油膜厚度和粘度之间的关系，以帮助读者更好地理解润滑油的选择和使用。

一、理论基础1. 油膜厚度：油膜厚度是指润滑油在机械设备表面形成的一层薄膜，用来减少摩擦和磨损。

油膜厚度的大小与润滑油的粘度密切相关。

2. 粘度：粘度是润滑油流动阻力的度量。

粘度越高，润滑油流动越困难，形成的油膜厚度也相应增加。

二、实验结果为了验证油膜厚度和粘度之间的关系，我们进行了一系列实验。

实验中，我们选取了不同粘度的润滑油，通过润滑试验机测量了油膜厚度。

实验结果显示，随着润滑油粘度的增加，油膜厚度也呈现出增加的趋势。

这是由于粘度较高的润滑油在表面形成的油膜更加厚实，可以更好地隔离金属表面，减少摩擦和磨损。

三、影响因素除了粘度，油膜厚度还受到其他因素的影响，如载荷、速度和温度等。

1. 载荷：当载荷增加时，润滑油在金属表面的压力也会增加，从而使油膜厚度变薄。

2. 速度：速度越高，润滑油流动越快，形成的油膜厚度也会减小。

3. 温度：温度的变化会影响润滑油的粘度，进而影响油膜厚度。

一般来说，温度升高，润滑油的粘度降低，油膜厚度也会减小。

四、应用建议根据油膜厚度和粘度的关系，我们可以得出以下应用建议：1. 对于高速运转的机械设备，应选择粘度较高的润滑油，以确保形成足够厚实的油膜，减少摩擦和磨损。

2. 在高温环境下，应选择具有较低粘度的润滑油，以避免油膜厚度过大导致润滑不良。

3. 在不同工况下，要根据载荷和速度的变化调整润滑油的粘度，以维持适当的油膜厚度。

结论：油膜厚度和粘度之间存在着紧密的关系，润滑油的粘度决定了油膜的厚度。

在实际应用中，我们需要根据具体的工况条件选择合适的润滑油，以保证机械设备的正常运行和寿命延长。

参考文献：[1] 胡金梅. 液体流动与传热[M]. 北京：冶金工业出版社，2005.[2] 张亚平. 液体力学与传热学[M]. 北京：化学工业出版社，2014.[3] 赵金晖, 陈磊. 润滑膜厚度与润滑油粘度的关系[J]. 润滑与密封，2018，43(6): 1-4.。

第3期(总第232期)2022年6月机械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION No. 3Jun.文章编号；1672-6413(2022)03-0020-03风电机组主轴承滚道应力和润滑特性分析*王岳峰，黄虎，李达(太原重工股份有限公司技术中心，山西 太原030024)摘要：以兆瓦级风电机组圆锥滚子主轴承为研究对象，综合考虑轴、轴承、润滑介质和环境温度之间的热力耦合传导效应，研究滚动轴承滚道应力和滚道油膜润滑效果。

研究结果表明：内、外圈滚道均在滚子中心区 域接触应力达到最大值，内圈滚道应力要略微大于外圈滚道应力；油膜厚度分布规律与滚道接触应力分布基本一致；轴承转速对油膜厚度影响最大，润滑温度和轴向载荷的影响逐渐减小，径向载荷的影响最小；增大轴承转速，降低润滑温度，减小轴向和径向载荷有助于增大油膜厚度。

研究结果为改善风电机组主轴承的润滑性能提供了应用参考。

关键词：主轴承；风电机组；滚道应力；润滑特性中图分类号：TP391. 7 文献标识码：A0引言主轴承作为风力发电机组核心部件之一，其可靠性对机组的稳定运行起到至关重要的作用口勺。

风电 机组主轴承长期在低速重载工况下运行，轴承滚子和 滚道之间形成的润滑油膜是避免滚子滚道摩擦损伤、 确保轴承正常运行的关键⑷。

王亚彪等皈基于弹流理论研究了主轴承在极限工 况的点接触情况下的润滑油膜性能。

周江敏等页通过 计算平均雷诺流体润滑方程，研究了轴承滚子与滚道 表面纹理和硬弹比对滚子轴承混合润滑油膜的影响。

华希俊等［呦研究了激光微织构滚动轴承表面的润滑 特性和弹流动压性能。

王文中等［如研究了润滑接触中弹性变形快速数值计算方法和激光织构化GCrl5 轴承钢配副在脂润滑条件下的摩擦学性能。

许多学者 对轴承的润滑理论进行了研究，而针对风力发电机组 圆锥滚子轴承基于不同输入交变载荷、摩擦因数、润滑 温度和轴承转速下的滚道接触应力和滚道油膜润滑效 果的分析，以及对轴承滚道油膜润滑厚度与滚道接触 应力、轴承转速等参数的耦合量化关系研究还相对较 少,而轴承滚道应力和油膜润滑厚度对各工况下轴承 稳定运行至关重要。

测 试 作 业姓名：***学号：**********班级：A0702091学院：机械与动力工程学院推力轴承温度分布及油膜厚度的测量1 问题的提出及相关方法简介1.1推力轴承油膜厚度测量方法的介绍为了合理确定大型推力轴承的结构参数，实现在大比压工况下的全膜润滑，需要对推力轴承进行全面的试验研究。

推力轴承润滑油膜的特征参数测试是推力轴承试验研究的主要内容，一般地，表征推力轴承润滑性能优劣的主要参数有油膜厚度分布、油膜压力分布、油膜温度分布，与此相关的参数还有轴承损耗、润滑油流量、推力和转速等，其物理量为位移、压力、温度、流量、力和转速等。

油膜厚度是保证推力轴承可靠、稳定工作的最主要参数，也是检测难度最大的参数，而且实际工况还会影响到测量的精度和准确性。

对推力轴承油膜厚度等参数的测量，国内外都进行了大量的研究，获得了很多经验，也提出了多种检测方案和测量方法。

其中较为常见的油膜厚度检测方法包括：电阻法、电容法、电涡流法、光干涉法、光纤传感器法、磁阻法、超声波法、阻容振荡法以及冲击法等。

1） 电阻法 电阻法是最早提出的用于测量润滑油膜厚度的技术，此方法简单易行。

电阻法测量原理利用了金属导电性能与润滑油导电性能相差悬殊的特性以及油膜厚度与油膜电阻之间的关系。

当油膜将接触面完全隔开时电阻很大，而当金属接触时电阻急剧下降，它能相当有效地测定金属接触百分比，易于实现在线测量，监控推力轴承工作情况。

然而，本质上讲电阻法只能测定金属是否接触，以及接触面积的大小，而很难测定油膜的厚度，即只能给出定性的趋势，很难给出定量的数值，不能及时预防事故发生。

2） 电容法电容法是一种比较成熟的技术，是润滑油膜测试技术中积累数据最多、使用经验最为丰富的方法，是一种公认的有效检测油膜厚度的方法.其原理是通过测量两物体之间的电容值来判断油膜厚度。

如果已知润滑油的介电常数，根据油膜的电容值随油膜厚度增加而降低的变化关系，可相当准确地计算出油膜厚度。

高速滚动轴承动态性能分析的研究进展探析摘要：本文基于高速滚动轴承动态性能分析理论基础，通过建立动力学有限元模型，对轴承动态等效应力、速度特性和振动特性等研究进展进行综合探析，分析目前研究中不足和进展，不断提升轴承产品质量，从而满足我国工业发展对高性能滚动轴承的高质量需求。

关键词：高速滚动轴承；动力学；动态特性分析；研究进展随着我国航空航天和装备制造业蓬勃发展，对其中关键零件滚动轴承的精度、性能、寿命、可靠性等提出了更高要求，尤其动态性能对保持架稳定性的控制，成为人们关注重点和主要研究方向。

在这其中，保持架不稳定或者断裂是高速滚动轴承动态性能失效的一个主要形式。

本文对高速滚动轴承动态性能分析的研究进展进行深入探析，了解润滑剂损失、保持架稳定涡动机理、磨损零件几何参数变化等因素造成的影响，探寻优化保持架动态性能措施。

1高速滚动轴承动态性能分析理论基础高速滚动轴承是机械装置中传递运动和承受负载重要支撑零件，主要通过滚动体和内外滚道之间的滚动接触支撑旋转部件，在我国航空航天、数控机床、国防技术等领域广泛应用[1]。

但同时，滚动轴承也是引发机械设备故障失效主要因素之一，有超过30%的机械设备故障原因为轴承故障，高速滚动轴承故障将进一步增加轴承振动频率，倘若不及时发现和排除故障，很有可能引发重大设备故障。

高速滚动轴承有轴承内/外圈、滚动体和保持架组成，整体结构看似简单，实际上包含复杂耦合关系和接触关系，且轴承工作条件和工作用途不同，轴承结构也会适当变化[2]。

滚动轴承性能指标主要有刚度、摩擦力矩、振动、最小油膜厚度、噪声、轴承发热等，均会因温升、磨损、润滑和摩擦等因素，导致高速滚动轴承出现磨损失效、接触疲劳失效、断裂失效、腐蚀失效、胶合失效、压痕失效、间隙变化失效故障，导致轴承性能退化。

由此可知，高速滚动轴承的失效与轴承发热状态、接触应力及润滑状态之间的关系，为后续分析高速滚动轴承动态性能提供理论依据。

2高速滚动轴承动态性能分析高速滚动轴承是我国高精度数控机床主轴传动系统重要组件，其性能及运行状态直接影响数控机床整体运行性能和工作效率，一旦主轴运转速度过高，就会引发轴承滚动体和滚道接触应力、形变的改变，继而对主轴运行状态造成影响。

超声波油膜厚度测量研究综述章何菁;马希直【摘要】Mechanical parts usually rely on lubricant oil to reduce friction and wear on the surface of the relative movement. So the oil film thickness is the utmost importance to the mechanical wear. Now many ways can be used to measure the oil film thickness, such as electrical, optical, ultrasonic and so on, the ultrasonic method has the advantages of strong penetrating and high frequency, so it is widely used. This paper summarizes the research status of the ultrasonic measurement it general, concludes the achievements and discusses the direction of the development.%机械零件通常依靠润滑油来降低相对运动接触面间的摩擦磨损,所以油膜厚度对机械摩擦状态至关重要.测量油膜厚度的方法有电学法、光学法和超声波法,超声波具有穿透力强、频率高等优点,超声波测量法得到了广泛应用.因此对超声油膜厚度测量的研究现状做全面的综述,总结研究成果并讨论超声测量的未来发展方向.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】5页(P11-14,19)【关键词】油膜厚度;超声测量;反射系数;弹簧模型;AlN陶瓷膜【作者】章何菁;马希直【作者单位】南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016;南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TB43在机械运行过程中，大部分机械零件都是依靠润滑油来降低相对运动接触面间的摩擦磨损，因此油膜厚度的测量对机械摩擦状态至关重要。

CQH-A液体动压滑动轴承实验台使用说明书本实验台用于液体动压滑动轴承实验，主要用它来观察滑动轴承的结构，测量其径向油膜压力分布和轴向油膜压力分布，测定其摩擦特征曲线和承载量。

该实验台结构简单、重量轻、体积小、外形美观大方，测量直观准确，运行稳定可靠。

一、实验台结构简介1. 该实验台主要结构见图1所示：图1 滑动轴承试验台结构图1. 操纵面板2. 电机3. V带4. 轴油压表接头5. 螺旋加载杆6. 百分表测力计装置7. 径向油压表(7只)8. 传感器支承板9. 主轴10. 主轴瓦11. 主轴箱2. 结构特点该实验台主轴9由两个高精度的单列向心球轴承支承。

直流电机2通过V带3驱动主轴9，主轴顺时针旋转，主轴上装有精密加工制造的主轴瓦10，由装在底座里的无级调速器实现主轴的无级变速，轴的转速由装在面板1上的左数码管直接读出。

主轴瓦外圆处被加载装置（未画）压住，旋转加载杆5即可对轴瓦加载，加载大小由负载传感器传出，由面板上右数码管显示。

主轴瓦上装有测力杆，通过测力计装置可由百分表6读出摩擦力值。

主轴瓦前端装有7只测径向压力的油压表7，油的进口在轴瓦长度的1/2处。

在轴瓦全长的1/4处装有一个轴向油压表的接头，需要时可用内六角扳手将堵油塞旋出，再装上备用的轴向油压表。

3. 实验中如需拆下主轴瓦观察，需按下列步骤进行：a. 旋出外加载传感器插头。

b. 用内六角扳手将传感器支承板8上的两个内六角螺钉卸下，拿出传感器支承板即可将主轴瓦卸下。

二、主要技术参数实验轴瓦：内直径d=60mm有效长度B=125mm表面粗糙度∇7）材料ZCuSn5Pb5Zn5（即旧牌号ZQSn6－6－3）加载范围0~1000N（0~100kg⋅f）百分表精度0.01 量程0—10mm油压表精度 2.5% 量程0～0.6Mpa测力杆上测力点与轴承中心距离L=120mm测力计标定值k=0.098N/格电机功率：355W调速范围：2～400rpm实验台总量：52kg三、电气工作原理5 4 3图二1—主轴转速数码管：主轴转速传感器采集的实时数据。