安裝傾斜對軸系推力軸承潤滑性能的影響

摘 要 針對金斯伯里平衡塊式推力軸承，給出了在軸線偏斜時各瓦塊的載荷分配方程。建立了推力軸承潤滑性能的計算模型，給出了最小油膜厚度、最大溫度、流量及功耗等潤滑性能參數的計算方法，獲得了軸線偏斜下金斯伯里推力軸承潤滑性能的計算流程。計算分析了金斯伯里推力基本潤滑性能隨轉速、載荷變化的規律以及軸線向軸承瓦塊支點偏斜（偏斜角度在5～20′）時的軸承瓦塊的載荷、最小膜厚和油膜最高溫度。研究結果表明：最小膜厚、流量、功耗、最大彈性變形、最大熱變形等參數對轉速和載荷的變化均較為敏感，油膜最高溫度對轉速和載荷的變化都不太敏感；軸線發生偏斜后，對最小膜厚的影響較大，對油膜最高溫度的影響不大，偏斜角度為20′后軸承仍能正常工作。

關鍵詞 軸線偏斜 推力軸承 均載性 潤滑性能

中圖分類號 TH117"" 文獻標志碼 B"" 文章編號 1000-3932（2024）05-0956-07

在長期運行中軸系難免會出現一些特殊情況，如轉子偏斜、轉子振動及軸承瓦溫過高等，建立相關的故障治理方案勢在必行［1，2］。轉子偏斜會直接影響其支撐軸承的潤滑和動力學性能，以推力軸承為例，在軸徑發生偏斜時推力軸承的個別瓦塊將承受正常工況下數倍的載荷，導致承載大的推力瓦潤滑性能不良，甚至使軸承失效［3～5］。

近年來，關于轉子發生軸線偏斜后軸承性能分析的成果有不少，在潤滑性能計算方面，張帆等針對大型重載平衡梁可傾瓦推力軸承在軸線偏斜下的承載問題，結合平衡梁組件的自適應動力學模型，研究了典型工況下軸線偏斜大小、位置和重載下平衡梁組件的高副接觸變形對軸承均載能力的影響［6］。黎偉等建立了考慮軸頸偏斜的多瓦可傾瓦徑向滑動軸承熱彈流潤滑分析的數學模型，求解得到軸頸偏斜時的瓦塊油膜厚度、油膜壓力分布及瓦面溫度分布等［7］。郭勇和袁永強進行了軸頸偏斜對橢圓軸承性能影響的試驗研究，結果表明在供油充足的條件下，增加流量對偏載軸承瓦溫沒有明顯的改善作用［8］。VIEIRA L C和CAVALCA K L分析了不同軸線偏斜對推力軸承軸向載荷、油膜厚度等參數的影

響［9］。ZHANG X L等分析了轉子主軸偏斜時對水潤滑滑動軸承承載能力和摩擦系數的影響［10］。王報龍等建立了偏斜狀態下可傾瓦推力軸承熱彈流體動壓潤滑計算模型，為偏斜狀態下可傾瓦推力軸承可靠性的提高提供了理論依據［11］。蔣秀龍和汪久根將不同軸偏斜角下的軸承潤滑性能與未偏斜時的潤滑性能作對比，發現軸線偏斜對軸承的載荷分配和瓦塊性能有較大影響［12］。

筆者從軸系的角度分析了軸線偏斜后推力軸承的均載能力和潤滑性能，以期為設計提供參考。

1 軸系推力軸承的結構和使用工況

典型軸系簡圖如圖1a所示，從圖中可以看出，軸系含有多組軸承，其中包括徑向軸承和推力軸承，且為了節約安裝空間，將軸承制造成徑向和推力組合的形式，具體為金斯伯里平衡塊結構的可傾瓦推力軸承，其結構如圖1b所示。推力軸承是由推力瓦塊和相互耦合運動的上平衡塊、連接圓柱體和下平衡塊構成的承載系統，瓦塊和平衡塊均有相應的支點，推力瓦由鉸支梁支承，各鉸支梁之間依據杠桿原理自適應地傳遞不均勻力，使得軸承各瓦載荷達到均勻。

參 考 文 獻

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［12］ 蔣秀龍，汪久根.軸線偏斜對可傾瓦推力軸承潤滑性能的影響［J］.潤滑與密封，2011，36（3）：9-12.

（收稿日期：2023-10-19，修回日期：2024-09-06）

基金項目：西安交通大學城市學院2022年度校級科研項目（批準號：2022Z01）資助的課題。

作者簡介：曹延軍（1975-），高級工程師，從事軸承、齒輪及相關傳動裝置的研究與設計工作。

通訊作者：賈謙（1981-），講師，從事流體潤滑理論、現代測試技術的研究，qianjia@mail.xjtu.edu.cn。

引用本文：曹延軍，賈謙，余思倩，等.安裝傾斜對軸系推力軸承潤滑性能的影響［J］.化工自動化及儀表，2024，51（5）：956-962.