润滑与密封

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• 聚乙二醇/水润滑剂在有限供给条件下的成膜特性

  梁鹤，刘奕咏，王文中，郭玉龙

  在许多工程应用中润滑剂往往处于有限供给状态，此时润滑膜的形成与演化机制可能与充分供给条件下存在显著差异。然而，在有限供给条件下，水溶性润滑剂在受限接触区域中的成膜规律尚缺乏系统研究。为此，基于球-盘点接触体系，结合光干涉测量与荧光示踪技术，研究聚乙二醇/水润滑剂在有限供给条件下的成膜行为及其随时间的演化特征。结果表明，在有限供给条件下，即使水分质量分数高达 80% 的聚乙二醇/水润滑剂在经历一定运行时间后也能形成接近纯聚乙二醇的润滑膜成膜水平。对比实验表明，膜厚演化由水蒸发和聚乙二醇在接触区附近的富集作用共同决定。研究结果揭示了含水聚合物润滑剂在有限供给工况下的时空演化机制，可为其在电驱系统等受限接触场景中的应用提供理论依据。

• 双弹性支撑可倾瓦滑块轴承的润滑性能分析

  郭春江，梁庆琛，郭峰，季浩，梁鹏

  针对水润滑推力轴承因润滑介质黏度低导致的润滑膜形成能力不足问题，提出双弹性支撑可倾瓦滑块轴承结构。基于流体动压润滑理论，建立稳态润滑模型，通过有限差分法求解量纲一化Reynolds方程，研究结构参数（支点位置、初始倾角、弹性模量）对润滑性能的影响，并通过解析解与数值解的对比验证程序的正确性。结果表明：出口侧弹性支撑体位置及硬度对最小膜厚的影响显著；对于固定工况，存在最优倾角使得最小膜厚最大，且设置双弹性体支撑有利于形成更优的倾角和膜厚；最小膜厚与载荷负相关，与转速正相关，当双弹性体存在硬度差异时有利于在不同转速和载荷工况下提高该机构的成膜能力。提出双弹性支撑可倾瓦滑块轴承结构通过双弹性体自适应变形优化了水膜间隙，为水润滑推力轴承的优化设计提供理论依据。

• 超临界二氧化碳轴承润滑机制与动力学特性研究进展

  范广虎，韩东江，仝晓萌，杨金福

  超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿循环系统在核电、光热发电及余热回收等领域展现出广阔的应用前景。作为系统的核心支撑部件，轴承的润滑机制与动力学特性直接影响转子系统及动力装备的稳定性和可靠性。对S-CO₂轴承润滑机制与动力学特性的研究进展进行综述，分析S-CO₂在临界点附近独特的实际气体行为及其对润滑性能带来的挑战，探讨耦合实际气体效应、湍流效应与热效应的润滑模型构建方法，阐述修正雷诺方程与湍流模型的适用性，以及能量方程的耦合机制。同时，总结S-CO₂轴承静、动特性的研究现状，梳理当前实验研究的进展与面临的挑战，并对未来发展方向进行展望，为S-CO₂轴承的理论研究与工程应用提供系统参考。

• 导水槽结构参数对水轮机导轴承润滑性能的影响

  侯志皓，郭智威，吴祖旻，袁成清

  为揭示水润滑轴承导水槽结构对其摩擦学性能的内在影响机制，以热固性聚氨酯（CPU）为材料，加工为周向八窄槽（EN-c）、周向八宽槽（EW-c）、半周承载区四窄槽（FN-b）、半周非承载区四窄槽（FN-a）4种不同导水槽结构的水润滑轴承；利用水润滑轴承试验台架在载荷4 050 N（比压0.5 MPa）和转速255 r/min（线速度1.2 m/s）的试验条件下进行8 h的台架试验，综合摩擦因数、磨损量、摩擦界面温度及摩擦表面形貌对轴承摩擦学性能进行分析；并采用流固耦合的方法对4种通道结构的内部水膜状态进行仿真计算。结果表明，在定速定载的试验条件下，相较于周向八宽槽（EW-c）、半周承载区四窄槽（FN-b）、半周非承载区四窄槽（FN-a）轴承，周向八窄槽（EN-c）轴承的摩擦因数分别降低了23.9%、28%、37.9%。Fluent仿真表明，当槽宽由6 mm变为12 mm时，最大水膜压力降低了10.03%。润滑水膜压力降低将导致承载力减小，造成磨损加剧。综合润滑性能及散热能力可得，水润滑轴承中增加数量合适、结构合理的导水槽，可以有效提高轴承的润滑状态。

• 毛细管入口形状对水润滑球轴承承载能力影响的CFD分析

  彭怀鑫，顾春兴，沈景凤

  水润滑球轴承以水为润滑介质，相较于油、气等传统介质，水润滑时毛细管内因流速过高易导致类似空化效应。同时，其节流机制与油润滑存在本质差异，且流场受多因素的复杂影响，难以沿用常规理论分析方法。为此，基于流体润滑理论，建立水润滑球轴承流体润滑模型，基于CFD软件对雷诺平均Navier-Stokes方程进行求解，研究不同毛细管入口几何形状下的内部流动情况，探究不同毛细管入口几何形状对水润滑球轴承承载能力的影响。结果表明：在毛细管入口处的压降较大，而毛细管内的压力变化较小；采用直角入口流入结构可以增强毛细管入口处的压降效果，从而强化节流效应，提升轴承的静态与动态承载能力。

• 水平对置活塞二冲程柴油机主轴承润滑性能研究

  宋一杰，刘勇，马富康，邹润，张晓峰，杨坤

  目前针对水平对置活塞二冲程柴油机的研究主要集中在燃烧过程和换气系统的优化上，而对于其润滑性能的研究则相对较少。为此，针对某水平对置活塞二冲程柴油机独特的工作循环和结构特点，基于雷诺方程、膜厚方程及能量方程理论，建立柴油机主轴承的弹流润滑模型，并计算分析油槽宽度及油槽开设角度对最小油膜厚度、峰值油膜压力和平均摩擦损失等润滑特性参数的影响。研究结果表明：当油槽宽度由0.8 mm增加至2.4 mm时，最小油膜厚度降低了15.2%，峰值油膜压力增大了20.47%，而平均摩擦损失仅降低了2%，且在一定范围内，油槽宽度的增大对摩擦损失的降低作用逐渐趋于平缓；在非承载区域，当油槽开设角度从270°~90°减小至330°~30°时，最小油膜厚度降低了5.18%，峰值油膜压力增大了2.17%，平均摩擦损失减少了5.39%。

• 重大技术装备用滑动轴承研究进展

  毛泱博，王建梅，唐伟，董彦成，王源

  滑动轴承是矿山冶金、航空航天、风力发电与船舶海工等重大技术装备的关键基础支承部件，其服役可靠性直接关系整机效率、运行稳定性与使用寿命。随着高端装备向高功率密度、高转速、重载和长寿命方向发展，滑动轴承在载荷波动、不对中、温升及润滑介质污染等复杂工况下，面临材料体系、制造质量、性能预测与可维护性等方面的更高要求。以风电、冶金轧机、内燃机、航空航天和船舶海工等典型应用场景为主线，综述离心浇铸、焊接与复合连接、增材摩擦搅拌沉积、冷喷涂和激光熔覆等制造与修复工艺及其对组织演化和界面性能的影响；归纳滑动轴承在材料体系、界面摩擦学、寿命预测与结构优化、系统动力学与工程验证以及智能监测与新型润滑技术等方面的研究进展。分析表明，不同应用场景在载荷谱、转速范围、润滑介质和维护条件上存在显著差异，滑动轴承技术的发展正由单一材料或部件性能提升，转向材料、制造、润滑、监测与试验验证协同优化。未来仍需围绕高性能材料与表面涂层、多物理场耦合建模、制造修复一体化、试验评价标准化以及智能监测和绿色润滑等方向持续突破，以期为重大技术装备用滑动轴承的技术研发与工程应用提供参考。

• 集成式可控液体静压轴承主轴系统静动态特性分析

  徐大伟，潘伟，于滋谦，王润泽

  可控液体静压轴承具有根据工况调整刚度阻尼和主动抑制主轴振动等优点，但现有系统动态特性较差，控制效果并不理想。针对一种新型不含中间管路的集成式可控液体静压轴承主轴系统，利用FLUENT软件建立有限元模型，采用仿真方法分析其静、动态特性，并与基于雷诺方程、流量平衡方程以及欧拉法的理论模型计算结果及实验数据对比，验证了有限元模型的高精度与实际符合性。通过该模型，仿真分析系统的油腔压力、流量、轴心平衡点等随工况的变化规律，以及阶跃响应速度与耦合效应等动态特性。结果表明：在偏心率一定的情况下，随着主轴转速升高，轴承各油腔内的压力均发生显著变化；系统X、Y方向动态响应的耦合现象随转速提升愈发明显，且由于动压效应的存在，主轴转速也会对系统响应速度产生影响。研究结果为集成式可控液体静压轴承的结构优化与控制器设计提供了参考。

• 不同结构参数下多孔质径向轴承静态特性分析

  赵仪，尹自强，李明穗，张超

  为研究长度与直径两种结构参数变化对多孔质气体静压径向轴承静态特性的影响，采用ANSYS FLUENT软件对多孔质气体静压径向轴承进行仿真分析。通过探究初始气膜间隙、供气压力、偏心率等因素对不同结构参数下轴承静态特性的影响，比较直径和长度两种结构参数变化对承载性能的影响差异，并搭建实验测试平台以验证仿真分析的结果。结果表明：在相同条件下，轴承承载力和刚度随着初始气膜间隙的增大而减小，随着供气压力和偏心率的增大而增大。无论是增加轴承的长度还是增大其直径，初始气膜间隙为8 μm时，径向轴承的刚度均能达到最大值。当轴承的偏心率较小时，增加轴承长度能更有效地提升轴承的承载力；当偏心率超过0.25时，增大轴承直径能更好地提高轴承的承载力；当偏心率为0.5时，增大直径更有利于提升轴承的承载力和刚度。

• 考虑惯性力的超高速螺旋槽径向轴承承载性能分析

  李凯凯，殷玉枫，赵岩松，张岩，袁月茹，申智伟

  传统的层流润滑理论往往忽略了流体流动中的惯性力，然而随着转速的提高，惯性力的影响越大，忽略惯性力的影响会给结果造成很大的误差。以氢燃料电池空气压缩机中的轴承系统为研究对象，综合考虑200 000 r/min时惯性力螺旋槽动压气体轴承的承载力，建立惯性轴承的动力学模型。建立考虑惯性效应的扩展Reynolds方程，使用有限差分法进行数值求解，对比分析考虑惯性效应与忽略惯性效应两种情形下螺旋槽轴承的承载能力差异。结果表明：随转速的提高，惯性力对轴承的影响增大，承载力随转速的增大先提升后下降；随着气膜厚度的增加，承载力减小；气膜厚度较小时，承载力随着偏心率的增大而降低，但随着气膜厚度的增加，承载力转为先增加后减小；轴承槽型参数槽深比、槽长比增大时，承载力相应地增大；承载力随槽宽比和槽数的增加而先增加后减小，均会出现极大值；承载力随螺旋角的增加而增大，当螺旋角增加到一定值后，惯性力对承载力的影响趋于稳定，承载力增长变缓。研究表明，惯性效应对高转速螺旋槽气体径向轴承承载特性的影响显著，有必要考虑惯性力的影响。