轴承润滑中的油膜稳定性和承载能力分析

葛雪1,徐新健1,刘艳芳1,朱英1

摘要：轴承作为机械设备的关键部件，其润滑性能和承载能力对设备的运行效率和寿命具有重要影响。油膜轴承作为一种常见的轴承类型，其润滑性能和承载能力的研究一直受到广泛关注。油膜稳定性是轴承润滑性能的关键因素之一，影响着轴承的可靠性和寿命。同时，油膜的承载能力直接关系到轴承的承载能力和运行效率。因此，对轴承润滑中的油膜稳定性和承载能力进行分析具有重要意义。

关键词：轴承润滑；油膜稳定性；承载能力；分析

1 轴承润滑机制概述

1.1 润滑剂的选用

润滑剂在轴承润滑中起着至关重要的作用，其选用需根据轴承工作条件、工作温度、转速和负荷特点等因素进行综合考虑。常见的润滑剂包括润滑油和润滑脂。润滑油具有粘度小、散热性好的特点，适用于高速、高温、低负荷工况；而润滑脂则适用于低速、高负荷以及污染环境下的工况。在实际应用中，根据轴承工作条件的不同，合理选择润滑剂对于提高轴承的使用寿命和工作稳定性具有重要意义。

1.2 润滑剂的作用

润滑剂在轴承中的作用主要有三个方面：减少摩擦、降低磨损和冷却散热。首先，润滑剂能够形成一层润滑膜，减少轴承摩擦系数，从而降低摩擦损失，提高轴承的工作效率。其次，润滑剂能够在轴承工作表面形成保护膜，减少磨损，延长轴承的使用寿命。最后，润滑剂还能通过散热的方式，将摩擦产生的热量带走，起到冷却作用，保持轴承的工作温度在合适范围内，有利于轴承的稳定工作。

油膜形成的基本原理

1.3 油膜形成的基本原理

油膜在轴承润滑中起着至关重要的作用，其形成的基本原理是润滑剂在轴承工作表面形成一层连续的油膜，阻隔金属表面直接接触，从而减少摩擦和磨损。油膜的形成与工作条件、润滑剂的性质以及轴承表面形态等因素密切相关。在高速、高温工况下，油膜的形成更加关键，需要润滑剂具有良好的粘附性和抗剪切性，以确保油膜在复杂工况下的稳定性和可靠性。

轴承润滑状态分类及特点

2 轴承润滑中的油膜稳定性分析

2.1 油膜稳定性的影响因素

在轴承润滑中，油膜稳定性是一个至关重要的因素，它受到多种因素的影响。首先，轴承的工作速度对油膜稳定性有显著影响。高速轴承在运转过程中，油膜的稳定性更容易受到挑战，因此需要更加精密的设计和润滑方式。其次，载荷大小也是影响油膜稳定性的重要因素。大载荷会导致油膜的变形和压力分布变化，进而影响油膜的稳定性。此外，油润滑膜的粘度、温度、轴承材料表面粗糙度、润滑油的种类和质量等因素，都会对油膜的稳定性产生影响。

在实际工程应用中，需要综合考虑这些因素的影响，通过实验和理论分析，来确定最佳的轴承工作条件和润滑方式，以保证油膜的稳定性和轴承的正常运转。

2.2 油膜稳定性评价方法

为了评价油膜的稳定性，工程领域提出了多种评价方法。其中，最常用的是油膜厚度和油膜变形。油膜厚度是指油膜在轴承工作表面的实际厚度，是评价油膜稳定性的重要参数之一。油膜变形则是指油膜在承载过程中的变形情况，包括油膜的形状、压力分布等方面的变化。通过对油膜厚度和变形的评价，可以得出油膜的稳定性情况，为轴承设计和使用提供重要参考依据。除了油膜厚度和变形，还可以通过振动、噪声等信号来评价油膜的稳定性。这些评价方法的综合应用，有助于全面了解油膜的稳定性特性，从而指导轴承的设计和运行维护。

3 轴承润滑中的承载能力分析

3.1 承载能力的相关理论探讨

轴承的承载能力是指在一定工况下，轴承所能承受的最大载荷大小。承载能力的大小直接影响着轴承的使用寿命和安全性能。在轴承设计和选择过程中，充分考虑承载能力是至关重要的。承载能力的相关理论探讨主要包括静载荷和动载荷两个方面。静载荷是指轴承在静止状态下所承受的力。在实际工程中，静载荷通常是指轴承在静止状态下受到的最大力，也是轴承设计的重要参数之一。静载荷的计算需要考虑轴承的材料强度、接触面积和工作环境温度等因素，以确保轴承在不工作状态下也能够承受外部力的作用。动载荷是指轴承在工作状态下所承受的力，通常是由旋转元件传递给轴承的载荷。动载荷的大小与轴承的工作转速、径向和轴向载荷等因素有关。在实际工程中，动载荷的计算需要考虑轴承内部摩擦、惯性力和运动状态等因素，以确保轴承在工作状态下能够稳定承受载荷并保持正常工作。

3.2 承载能力测试方法及工程应用

为了准确评估轴承的承载能力，需要采用一系列科学有效的测试方法。常见的承载能力测试方法包括静载荷试验和动载荷试验。静载荷试验是通过在轴承上施加静止状态下的最大力，以评估轴承在静态工况下的承载能力。通过静载荷试验可以得出轴承的额定静载荷，为轴承的选择和设计提供重要依据。动载荷试验则是通过在轴承上施加旋转元件传递的载荷，以评估轴承在动态工况下的承载能力。通过动载荷试验可以得出轴承的额定动载荷和疲劳极限转速，为轴承的安全工作提供重要参考。在工程应用中，承载能力测试方法的选择应根据轴承的具体工作条件和使用环境来确定，以保证测试结果的准确性和可靠性。承载能力测试方法及其工程应用的研究，对于轴承的设计、选择和安全运行具有重要意义。

4 轴承润滑中的润滑脂应用分析

4.1 润滑脂的结构与性能

润滑脂是由基础油和增稠剂等添加剂组成的，其结构复杂多样。基础油的种类和性能直接影响着润滑脂的润滑效果，而增稠剂则决定了润滑脂的黏度和抗剪切性能。在实际应用中，润滑脂的结构和性能对轴承的稳定性和寿命具有重要影响。润滑脂的性能主要包括润滑性、耐磨性、抗氧化性和防锈性等。润滑脂的润滑性直接关系到轴承的摩擦特性，而耐磨性和抗氧化性则直接关系到润滑脂在高温高负荷条件下的稳定性。同时，润滑脂的防锈性也对轴承在潮湿环境下的工作稳定性起到重要作用。因此，润滑脂的结构和性能分析对于轴承润滑效果的评价至关重要。

4.2 润滑脂在轴承中的应用特点

润滑脂在轴承中的应用具有独特的特点，主要包括渗透性、附着性和密封性。首先，润滑脂具有良好的渗透性，能够在轴承摩擦表面形成均匀的润滑膜，减小摩擦阻力。其次，润滑脂具有良好的附着性，能够在轴承工作过程中保持较好的附着性能，不易被挤出。最后，润滑脂具有良好的密封性，可以有效阻止外部污染物进入轴承内部，保护轴承零部件不受损坏。

4.3 润滑脂润滑效果的评价指标

润滑脂的润滑效果可以通过多个指标进行评价，主要包括摩擦系数、承载能力、磨损情况和温升等。摩擦系数是评价润滑脂摩擦特性的重要指标，低摩擦系数代表着良好的润滑效果。承载能力是评价润滑脂承受载荷能力的指标，润滑脂的承载能力直接关系到轴承的工作稳定性。磨损情况和温升则是评价润滑脂在工作过程中磨损程度和温度变化的重要指标，对于轴承的寿命和可靠性具有重要影响。通过对润滑脂的结构与性能、在轴承中的应用特点以及润滑效果的评价指标进行分析，可以更好地理解润滑脂在轴承润滑中的作用机理，为提高轴承工作稳定性和使用寿命提供理论指导和实际应用参考。

结束语

通过对轴承润滑中的油膜稳定性和承载能力的分析，本文得出以下结论：油膜稳定性对轴承润滑性能具有重要影响，油膜破裂、油膜涡动等不稳定现象会导致轴承磨损和失效。提高油膜稳定性是提高轴承润滑性能的关键措施之一，可以通过优化润滑油性质、改善轴承表面特性、控制操作条件等实现。此外，新型润滑技术的研究和应用也为提高轴承润滑性能和承载能力提供了新的思路和方法。

参   考   文   献

[1] 郑大勇.RMS51/26/435立磨磨辊轴承润滑系统的改进.2017,38-39

[2] 郑福明,陈汝刚,张红岩.基于 FSI 的尾轴倾角对水润滑轴承润滑特性的影响.2012,84-88

[3] 曹中文.基于AVL Excite Designer的发动机曲轴主轴承润滑性能分析.2012,25-28

[4] 段晓霞,苏铁熊.基于AVL Excite Designer的WD615柴油机曲轴轴承润滑性能研究.2010

[5] 方志坚.Х5.5×8.5m球磨机主轴承润滑及静压系统简介.2000,28:38-40