[科普中国]-中间轴承

简介

中间轴承是船舶轴系主要支承单元，在工作过程中承受着较大的载荷，中间轴承工作性能的好坏将直接影响到舰船推进系统动力性能的优劣。因此，开展中间轴承润滑性能分析，有效地预测轴承润滑状况，并根据设计要求和分析结果对轴承结构参数进行优化设计，对减少中间轴承摩擦阻力、降低轴系的振动和噪声、提高轴系传动效率与可靠性、降低材料磨损和延长使用寿命都具有非常重要的意义1。

分类中间轴承分三拉杆式（SL型），三槽钢三轴瓦式（SC型），井字槽钢式（JC型），三拉杆吊挂式（SD型）等

作用中间轴承主要承受轴的自重、轴的变形与回转而产生的径向负荷。中间轴承按其基本结构和与轴接触部分的摩擦形式分为滑动轴承和滚动轴承两类

轴颈转速对中间轴承润滑性能的影响不同转速工况下中间轴承最小油膜厚度及膜厚比：当转速较小时，中间轴承最小油膜厚度较小。随着轴颈转速增加，最小油膜厚度随之增大，呈上升趋势。这是由于随着轴颈转速的增加，轴承两润滑表面间的相对运动速度增大，形成润滑油膜的动压效应增强，有利于润滑油膜的形成，从而使得承载区润滑油膜的承载能力增强，最小油膜厚度随之增大。

由于中间轴承润滑表面不是绝对光滑的，存在着各种不同高度的粗糙峰。因此，可以通过最小膜厚比Hm比较客观地判断中间轴承的润滑状况。最小膜厚比Hm定义为中间轴承最小油膜厚度与两润滑表面综合粗糙度的比值，是一个无量纲。一般而言，当最小膜厚比Hm>>3，说明中间轴承润滑性能较好，处于全膜流体润滑状态，即润滑油膜充满轴颈外表面与轴瓦内表面间隙，两润滑表面被油膜完全隔开，没有发生接触。

在各转速工况下中间轴承最小膜厚比都远远大于3。说明在各转速工况下，中间轴承的润滑状况均较好，轴颈与轴瓦润滑表面没有发生直接接触。

中间轴承轴颈在旋转过程中产生的摩擦力主要是由于润滑油膜粘性流体剪切力产生的。随着轴颈转速增加，轴颈所受到的摩擦力随之增大。由于外载荷在各转速工况下都保持不变，因此摩擦系数也随着转速的增加而增大。

中间轴承摩擦功耗损失随轴颈转速的增加而增大。中间轴承摩擦功耗主要取决于摩擦力和转速。由于中间轴承摩擦力随转速的增加而增大，因此，摩擦功耗也随转速的增加而迅速增大2。

润滑油温度对中间轴承润滑性能的影响润滑油属性（粘度、密度等）随着温度的变化而发生变化，进而对轴承润滑性能产生较大影响。因此，需考虑不同润滑油入口温度对中间轴承润滑性能的影响。固定转速为250r/min，取不同的润滑油入口温度值，考虑润滑油入口温度对中间轴承流体润滑性能的影响规律。

随着润滑油入口温度增加，由于润滑油粘度减小，润滑油膜承载能力降低，从而使得润滑油膜厚度随之减小，最小膜厚比也随之降低。250r/min 转速工况时，中间轴承摩擦力及摩擦系数随润滑油入口温度的变化：随着润滑油入口温度的增加，由于润滑油粘度减小，中间轴承摩擦力逐渐减低。同时，由于作用在轴颈上的外载荷保持不变，因此，随着润滑油入口温度的增加，摩擦力逐渐减小，摩擦系数也随之降低。

250r/min 转速工况时，中间轴承摩擦功耗随润滑油入口温度的变化：中间轴承摩擦功耗随润滑油入口温度的增加而减小。这是由于摩擦功耗主要取决于摩擦力和转速。由于轴颈转速不变，中间轴承摩擦力随润滑油入口温度增加而减小。因此，中间轴承摩擦功耗随润滑油入口温度的增加而降低。

总结通过对几种典型工况下中间轴承润滑性能分析，获得了最小油膜厚度、摩擦力、摩擦系数以及摩擦功耗等润滑性能参数。通过对计算数据分析得到如下结论：

1）在几种典型转速工况下，中间轴承的最小油膜厚度值为11.20μm，大于两润滑表面的综合粗糙度0.894μm 值。同时，最小膜厚比为13.42，远远大于3。因此，中间轴承在各转速工况下处于完全流体润滑状态，润滑状况较好。

2）由于中间轴承处于全膜流体润滑状态，因此，中间轴承在运转过程中所产生的摩擦力、摩擦摩擦主要是由于润滑油粘性剪切力产生的。

3）中间轴承各工况下摩擦力及摩擦功耗的大小与润滑油入口温度、轴颈转速等密切相关。随着转速增加，中间轴承摩擦力、摩擦系数及摩擦功耗也随之增大。随着润滑油温度增加，中间轴承摩擦力、摩擦系数及摩擦功耗逐渐减小3。