滑动轴承油膜压力分析与测量探究

滑动轴承的故障诊断分析一、滑动轴承的分类及其特点1、静压轴承静压轴承的间隙只影响润滑油的流量，对承载能力影响不大，因此、静压轴承可以不必调整间隙，静压轴承在任何转速下都能保证液体润滑，所以理论上对轴颈与轴瓦的材料无要求。

实际上为防止偶然事故造成供油中断，磨坏轴承轴承，轴颈仍用45#，轴瓦用青铜等。

2、动压轴承动压滑动轴承必须在一定的转速下才能产生压力油膜。

因此、不适用于低速或转速变化范围较大而下限转速过低的主轴。

轴承中只产生一个压力油膜的单油楔动压轴承，当载荷、转速等条件变化时，单油楔动压轴承的油膜厚度和位置也随着变化，使轴心线浮动，而降低了旋转精度和运动平稳性。

多油楔动压轴承一定的转速下，在轴颈周围能形成几个压力油楔，把轴颈推向中央，因而向心性好。

异常磨损：由于安装时轴线偏斜、负载偏载、轴承背钢与轴承座孔之间有硬质点和污物，轴或轴承座的刚性不良等原因，造成轴承表面严重损伤。

其特征为：轴承承载不均、局部磨损大，表面温度升高，影响了油膜的形成，从而使轴承过早失效。

二、常见的滑动轴承故障●轴承巴氏合金碎裂及其原因1.固体作用：油膜与轴颈碰摩引起的碰撞及摩擦，以及润滑油中所含杂质（磨粒）引起的磨损。

2.液体作用：油膜压力的交变引起的疲劳破坏。

3.气体作用：润滑膜中含有气泡所引起的汽蚀破坏。

●轴承巴氏合金烧蚀轴承巴氏合金烧蚀是指由于某种原因造成轴颈与轴瓦发生摩擦，使轴瓦局部温度偏高，巴氏合金氧化变质，发生严重的转子热弯曲、热变形，甚至抱轴。

当发生轴承与轴颈碰摩时，其油膜就会被破坏。

摩擦使轴瓦巴氏合金局部温度偏高，而导致巴氏合金烧蚀，由此引起的轴瓦和轴颈的热胀差，进一步加重轴瓦和轴颈的摩擦，形成恶性循环。

当轴瓦温度T大于等于230°C时，轴承巴氏合金就已烧蚀。

三、机理分析大多滑动轴承由于运行过程中处于边界润滑状态所以会产生滑动摩擦现象，同时又居有一定的冲击能量和势能，所以存在与产生滑动摩擦和碰摩相同的故障机理。

*第十章 滑动轴承重要基本概念1．动压油膜形成过程随着轴颈转速的提高，轴颈中心的位置和油膜厚度的变化如图10-3所示。

图10-3从n =0，到n →∞，轴颈中心的运动轨迹为一半圆。

利用此原理可以测量轴承的偏心距e ，从而计算出最小油膜厚度h min 。

2．动压油膜形成条件(1) 相对运动的两表面必须构成收敛的楔形间隙；(2) 两表面必须有一定的相对速度，其运动方向应使润滑油从大口流入、从小口流出； (3) 润滑油必须具有一定的粘度，且供油要充分。

3．非液体摩擦滑动轴承的失效形式、设计准则和验算内容，液体动压润滑轴承设计时也要进行这些计算失效形式：磨损、胶合设计准则：维护边界油膜不被破坏，尽量减少轴承材料的磨损。

验算内容：为防止过度磨损，验算：p =BdP≤ [ p ] MPa 为防止温升过高而胶合，验算：Pv =100060⨯⋅ndBd P π≤ [pv ] MPa ·m/s 为防止局部过度磨损，验算：V = 100060⨯ndπ≤ [v ] m/s因为在液体动压润滑滑动轴承的启动和停车过程中，也是处于非液体摩擦状态，也会发生磨损，也需要进行上述三个条件的验算。

4．对滑动轴承材料性能的要求除强度（抗压、抗冲击）外，还应有良好的减摩性（摩擦系数小）、耐磨性（抗磨损、抗胶合）、跑合性、导热性、润滑性、顺应性、嵌藏性等。

5．液体动压润滑轴承的工作能力准则 (1) 保证油膜厚度条件：h min ≥[h ]；(2) 保障温升条件：t ∆ ≤ [t ∆]=10~30C ︒。

精选例题与解析例10-1 一向心滑动轴承，已知：轴颈直径d = 50mm ，宽径比B /d =0.8，轴的转速n = 1500r/min ，轴承受径向载荷F = 5000N ，轴瓦材料初步选择锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5，试按照非液体润滑轴承计算，校核该轴承是否可用。

如不可用，提出改进方法。

解：根据给定材料ZCuSn5Pb5Zn5查得：[p ] = 8MPa ，[v ]= 3 m/s ，[pv ]=12 MPa ·m/s 。

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。

基于格点型有限体积法的滑动轴承油膜压力特性分析杨国栋; 曹贻鹏; 明平剑; 张文平; 李燎原【期刊名称】《《振动与冲击》》【年(卷),期】2019(038)017【总页数】7页(P191-196,219)【关键词】格点型有限体积法; 滑动轴承; 油膜压力; 非结构化网格【作者】杨国栋; 曹贻鹏; 明平剑; 张文平; 李燎原【作者单位】哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001; 中国舰船研究设计中心武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TH133.31滑动轴承是最常见的流体润滑轴承，具有形式简单、接触面积和承载力大等优点，在工业领域中广泛应用[1]。

当轴颈转动时，轴与轴瓦之间的楔形间隙内会形成一层动压液膜，起到平衡外载荷和减小摩擦损耗的作用。

雷诺方程是求解轴承油膜压力的核心方程，其求解方法主要有解析法、有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)等[2]。

解析法只适用于无限短或无限长轴承，此时雷诺方程退化为一维方程，无法准确描述轴承内的压力分布；FDM是最常用的数值解法，形式简单，方程中的偏导数项可以通过差商形式表示，润滑区域的离散采用正交化的四边形网格，Sun等[3-10]基于该算法研究了滑动轴承的润滑特性，但是对于结构复杂的润滑区域，无法采用该算法求解；FEM是从弹性力学发展而来的算法，之后应用于润滑计算领域[11-15]，润滑区域的划分可以采用非结构化网格，单元大小和节点数可以任意选取，对润滑区域形状的要求较少，但是该算法需要构建一个总刚矩阵，计算量较大。

格点型有限体积法(Cell-Vertex Finite Volume Method，下面用CVFVM表示)是CFD领域中常用的方法，该算法既具有有限体积法强守恒性的特点，又具有FEM 对网格类型灵活性的特点，近些年来在传热和+结构等领域也有较多的应用[16-17]，但是在润滑领域应用较少。

本文基于CVFVM离散雷诺方程，并利用矢量化方式推导得出了适用于非结构化网格的方程形式，并对文献[3]中的算例进行了对比和验证，在此基础上，研究了偏心率和轴颈倾斜角度对内燃机主轴承压力特性的影响。

基于电涡流传感器的滑动轴承油膜厚度测量方法牟迪，陆天炜（西南交通大学机械工程学院，成都610036）0引言油膜厚度测量方法主要有电阻法、电容法、电涡流法、光纤位移传感器法、光干涉法、超声波法、X射线法[1-3]。

电阻法根据测得的电阻大小来区分油膜厚度大小，但由于油膜电阻非常大，而油膜厚度很小，因此难于标定，虽然能通过加入添加剂降低其电阻值，但是这种方法效果并不理想[4-5]。

电容法将所测电容代入电容公式计算得出油膜厚度，但由于电容是由两表面间整体距离决定的，不能得到最小油膜厚度，仅能用于膜厚均匀的场合，因此通过电容公式计算的膜厚也并不能代表某个位置的膜厚，而且这个值与理论计算的值也有偏差[6]。

电涡流法利用金属导体的电涡流效应，通高频交变电流的线圈附近产生交变磁场，置于导体附近时，则交变磁场将在导体的表面产生涡电流，这一涡电流在导体中形成闭合回路又产生一个交变磁场，反过来影响线圈的阻抗、电感和品质因数等，引起振荡电压幅度的变化，当金属导体电导率、磁导率、尺寸因子、传感器线圈的激励电流强度和频率恒定不变时，线圈的特征阻抗就成为探头与金属导体之间距离的单值函数，经过检波、滤波、线性补偿、放大处理后输出的振荡电压与探头到被测金属导体之间的距离形成线性变换关系[2,7-8]。

光纤位移传感器法利用发射光纤发射的光由轴颈表面反射到接收光纤，反射面的任何运动都会改变接收光纤所接收的光的强度。

接收光强的变化反映光纤传感器与反射面之间位移量[9]。

光干涉法是利用光干涉原理，入射光在油层两界面上反射的光程差，根据反射光的干涉条件与光程差之间的关系，由干涉条纹推算油膜厚度[10]。

超声测量法根据膜厚不同采用不同方法测量，一种方法通过介质间界面反射信号的时间差及声波在介质中的传播速度来确定油膜厚度，当油膜厚度足够大时，油膜两侧介质界面反射信号在时间上是离散的，可以分离出油膜厚度信息，当油膜厚度变小，直到信号叠加，这种方法就不再适用，而是通过不同油膜厚度对应不同共振频率来测量，通过反射系数运用弹簧模型或谐振模型来测量[1,11]。

一般滑动轴承油膜厚度一、引言滑动轴承是机械设备中的重要组成部分，其性能对机械设备的运行稳定性、可靠性及寿命具有重要影响。

在滑动轴承中，润滑油膜的厚度是一个关键参数，它决定了轴承的润滑状态和性能。

本文将探讨一般滑动轴承油膜厚度的相关问题，包括油膜厚度对轴承性能的影响、影响油膜厚度的因素、油膜厚度的测量技术、油膜厚度的优化与控制等方面的内容。

二、油膜厚度对轴承性能的影响润滑油膜在滑动轴承中起着重要的润滑作用，其厚度直接影响到轴承的性能。

油膜厚度过小，会导致轴承摩擦加剧，磨损增加，甚至发生粘着磨损和疲劳磨损；而油膜厚度过大，则会导致轴承的转动阻力增大，功率损失增加。

因此，合理控制油膜厚度是保证滑动轴承性能的关键。

三、影响油膜厚度的因素影响油膜厚度的因素有很多，主要包括以下几个方面：1.转速：转速越高，润滑油膜的厚度越大。

这是因为在高转速下，润滑油的粘性摩擦力增大，使得润滑油更容易形成油膜。

2.压力：压力越大，润滑油膜的厚度越小。

这是因为压力增大时，润滑油被挤出轴承接触面，导致油膜变薄。

3.润滑油的粘度：粘度越高的润滑油，形成的油膜越厚。

这是因为高粘度润滑油的承载能力更强，更有利于形成厚实的油膜。

4.轴承几何形状：轴承的曲率半径、偏心率等几何参数也会影响油膜厚度。

曲率半径越大，偏心率越小，形成的油膜越厚。

5.工作温度：工作温度过高会导致润滑油粘度降低，不利于形成厚实的油膜；而工作温度过低则可能导致润滑油凝结，无法形成有效的油膜。

6.表面粗糙度：表面粗糙度越高，润滑油与轴承表面的接触面积越大，更容易形成油膜。

但是表面粗糙度过大会导致润滑油嵌入轴承表面，反而会破坏油膜。

四、油膜厚度的测量技术为了更好地研究和控制滑动轴承的性能，需要测量油膜的厚度。

常用的测量方法包括：1.光学干涉法：利用光干涉原理测量油膜的厚度。

当光线通过油膜时，由于光的干涉作用，会出现明暗相间的干涉条纹。

通过分析干涉条纹可以计算出油膜的厚度。

动压油膜滑动轴承相关概述动压油膜滑动轴承是一种常见的摩擦副，广泛应用于机械设备中。

它的工作原理是通过润滑油膜的形成，减小接触面的摩擦，达到减少磨损和降低摩擦阻力的效果。

本文将对动压油膜滑动轴承的相关概述进行介绍。

动压油膜滑动轴承的结构简单，主要由轴承壳、轴套、润滑油和密封件组成。

其中，轴承壳和轴套分别安装在机械设备的固定部件和转动部件上，通过润滑油的注入和泵送，形成一层油膜，使轴承与轴套之间保持一定的间隙，从而实现滑动摩擦。

同时，密封件的作用是防止润滑油泄漏和外界杂质的进入，保证轴承的正常工作。

动压油膜滑动轴承具有以下几个特点。

首先，它具有较好的负荷承载能力，能够承受较大的径向负荷和轴向负荷。

其次，它具有较低的摩擦系数和摩擦阻力，能够降低能源消耗和提高传动效率。

再次，它具有较好的自润滑性能，能够在工作过程中形成稳定的润滑油膜，减小磨损和摩擦。

最后，它具有较好的减振和降噪效果，能够减少机械设备的振动和噪音。

动压油膜滑动轴承的工作原理是基于流体动力学理论，润滑油在轴承与轴套之间形成一个润滑油膜，通过润滑油膜的压力来支撑和分散负荷。

润滑油在轴承的工作过程中，既起润滑作用，又起密封作用，能够有效减少磨损和摩擦。

当润滑油膜的压力足够大时，轴承与轴套之间的接触面几乎为零，实现了滑动摩擦，从而减小了能源消耗和磨损。

动压油膜滑动轴承的使用寿命受到多种因素的影响。

首先，润滑油的质量和性能直接影响轴承的工作效果，因此应选择合适的润滑油，并定期更换和保养。

其次，轴承的质量和加工精度也会影响使用寿命，因此应选择优质的轴承产品。

最后，工作条件和环境的恶劣程度也会对轴承寿命产生影响，因此应加强设备的维护和保养。

动压油膜滑动轴承是一种重要的摩擦副，具有较好的负荷承载能力、低摩擦系数、自润滑性能和减振降噪效果。

它的工作原理是通过润滑油膜的形成，减小接触面的摩擦，达到减少磨损和降低摩擦阻力的效果。

在实际应用中，应注意选择合适的润滑油和优质的轴承产品，并加强设备的维护和保养，以延长轴承的使用寿命。

油槽设计对滑动轴承泄油量的影响摘要：滑动轴承将主轴与支撑件隔离，减小振动及摩擦损耗，能显著提升舰艇轴系的运行稳定性及使用寿命，并能适应舰艇高速、重载、经济及维修方便等使用需要。

围绕着滑动轴承的结构型式创新及工作性能特点一直是研究热点。

流体支承可倾瓦滑动轴承在瓦块中部开设有小孔，将动压层的润滑油引入瓦块背面，在一定的条件下静压层油膜将瓦块顶起，实现自生静压油膜支承替代传统可倾瓦的机械支承，表现出优秀的承载与自适应减振特性。

在小孔的作用下原先的动压层油膜分割成两层油膜，动压层油膜间隙被压缩，从进油槽至出油侧的油膜工作状态有别于传统可倾瓦轴承，需油量大为减小，研究指出合适的进油方式减少约50%润滑油，功耗减少30%～50%，承载能力增加15%～35%，温升降低6～17℃。

而对其油量平衡的精确计算是深入揭示其性能的先决条件。

基于此，本篇文章对油槽设计对滑动轴承泄油量的影响进行研究，以供参考。

关键词：滑动轴承;油槽;泄油量;润滑油压力引言发动机中存在大量做回转运动的轴类零部件，绝大多数采用了滑动轴承进行支撑。

为了确保支撑部位润滑良好，避免产生磨损，往往根据需要在轴或轴承表面设计各种油槽。

1设计方案1.1发动机中间齿轮结构某发动机的中间齿轮结构，主要由齿轮轴、齿轮、滑动轴承及齿轮盖板组成，其中滑动轴承与齿轮为过盈配合，滑动轴承与齿轮轴为间隙配合，半径方向间隙值为0.02～0.045mm。

中间齿轮工作过程中，齿轮轴固定不动，齿轮和滑动轴承共同绕齿轮轴转动。

润滑油从齿轮轴端面的一个进油口流入，并从外圆周上两个相对布置的出油口流出，从而对齿轮轴和滑动轴承的接触界面进行润滑，最后到达齿轮前后表面上的8个泄油槽，并泄漏至油底壳。

1.2带槽的滑动轴承其泄油路径可分为两部分，一部分通过油槽泄漏，另一部分通过齿轮轴和滑动轴承之间的间隙泄漏。

齿轮在运转过程中受侧向力而偏心，由于齿轮轴和滑动轴承之间的间隙极小，所以相较于油槽深度，偏心量是个极小值。

可倾瓦型滑动轴承间隙测量的秘诀可倾瓦型滑动轴承的间隙大小直接影响着轴承的运转状况，由于轴承间隙调整不当造成轴承损坏的案例很多。

辽阳石化高级技师，岳景春经验传授解决方法，对一线技工来说是不可多得的秘籍。

可倾瓦滑动轴承的间隙滑动轴承具有运转平稳、耐冲击载荷、结构简单、尺寸小、精度高、振动小等优点，所以滑动轴承在炼油、化工机器中的应用极广。

尤其是可倾瓦型滑动轴承的瓦块可以自由摆动，与轴颈同步位移，在工况变化时总能形成最佳油膜，油膜稳定，抗振性能好，不易发生涡动和油膜振荡，可增加转子的稳定性，故广泛用于化工厂各种重大机组。

但是可倾瓦滑动轴承的间隙大小直接影响着轴承的运转状况，由于轴承间隙调整不当造成轴承损坏的案例很多。

可倾瓦型滑动轴承损坏的事例2008年5月，辽阳石化机械检修部在吉林化肥厂检修某氮压缩机机组时发现蒸汽透平径向轴瓦疲劳损坏，经分析和验证轴瓦损坏的原因是由于轴承间隙调整过大而造成的疲劳损坏。

2008年6月，辽阳石化机械检修部在中原乙烯化工厂乙烯车间检修某压缩机机组，在解体增速器时发现高速轴径向轴瓦烧毁严重，经分析和验证轴瓦损坏的原因是轴承间隙调整过小而造成的高温烧毁。

由上可见，径向可倾瓦型滑动轴承的间隙测量与调整是转动设备安装与检修的重中之重。

径向可倾瓦型滑动轴承间隙测量的几种方法对比1压铅法操作方法是在机体上直接将径向滑动轴承的上半部分拆下，将铅丝均匀放在轴颈上半部，然后回装上半部分滑动轴承，用轴瓦和轴颈将铅丝压扁，然后测量铅丝被挤压厚度即可得到轴承间隙值。

其优点是操作简便，不用将整个轴承从机体中拆下就可以实现测量轴承间隙。

其缺点是测量可倾瓦滑动轴承时，由于瓦块可以自由摆动，故测量数值不均匀，误差较大，不能测量单个瓦块在轴承体中的同轴度。

2抬轴法操作方法是在不拆卸轴承的情况下，用起轴器或者手动葫芦将转子轴颈轻轻抬起至与轴承上瓦完全贴合（绝不可以直接使用吊车直接操作），再放下轴颈与下瓦完全贴合，用百分表测量出这两个位置的距离差值，就是轴承间隙。