懸鏈式單點裝置回轉軸承啟動力矩的確定

王屹，張勇青，馬德強，吳楠

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

懸鏈式單點系泊（Catenary Anchor Leg Mooring，英文縮寫CALM）是世界上最早被采用的單點系泊方式。據不完全統計，目前世界上共有單點裝置560余座，其中懸鏈式單點裝置約為500座[1]。

懸鏈式單點裝置由一個大直徑的圓柱形浮筒作為主體，中間安裝有一個轉臺，通過軸承將浮筒與轉臺相連，可以實現轉臺360°自由旋轉。其中該回轉軸承通常直徑約為4m，屬于大型軸承產品。該軸承是單點系泊裝置的核心部件之一，其啟動力矩的確定將影響回轉軸承的設計選型，因此對回轉軸承的啟動力矩進行研究具有重要意義。

1 軸承啟動力矩的研究

1.1 啟動力矩理論公式的建立

回轉軸承的啟動力矩是指軸承從靜止狀態到開始相對轉動的一瞬間所需克服的摩擦阻力矩。因此，只有軸承本體的摩擦力矩和密封件的摩擦力矩需要考慮。

回轉軸承在旋轉過程中，由于其外圈、內圈、保持架、鋼球、密封件五大件之間互相接觸，故存在摩擦阻力。其摩擦由以下幾部分組成：滾動體和滾道間的滾動摩擦和滑動摩擦；保持架與滾動體及套圈引導面之間的滑動摩擦；滾子端面與套圈擋邊之間的滑動摩擦；潤滑劑的黏性阻力；密封件的滑動摩擦等。

當環境溫度在20-30℃時，啟動力矩可用以下公式計算（出自SKF的軸承設計手冊[2]）

即軸承的啟動摩擦力矩為軸承摩擦力矩和軸承密封件摩擦力矩兩者之和。

其中：Mq為啟動摩擦力矩，Nmm；M為軸承摩擦力矩，[Nmm；Mseal為密封件的摩擦力矩Nmm。……