王艷真 王 曄 鐘 濤 尹忠慰

(1.中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200011;2.上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院 上海 200240)

水潤(rùn)滑軸承具有環(huán)境友好、成本低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于水環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的船舶推進(jìn)軸系艉管軸承。水潤(rùn)滑軸承低黏度的潤(rùn)滑介質(zhì)使得軸承摩擦阻力大幅減小，但是同時(shí)也造成了軸承動(dòng)壓潤(rùn)滑難以形成的問(wèn)題。此外，水潤(rùn)滑軸承上開(kāi)設(shè)的用于排沙、冷卻的水槽，以及艉管軸承低速重載的運(yùn)行特性，使得水潤(rùn)滑艉管軸承往往不能形成有效的動(dòng)壓潤(rùn)滑，而是處于軸與軸承表面粗糙峰直接接觸的混合潤(rùn)滑甚至是邊界潤(rùn)滑的狀態(tài)，這均易于造成軸承材料的嚴(yán)重磨損。因此，針對(duì)水潤(rùn)滑高分子聚合物艉軸承，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化[1-4]、軸承材料減摩耐磨性能提升[5-7]、軸承表面織構(gòu)優(yōu)化等方面開(kāi)展了一系列相關(guān)工作。

重慶大學(xué)彭晉民[8]、段芳莉[9]分別利用多重網(wǎng)格法計(jì)算了橡膠合金軸承的特性，對(duì)水潤(rùn)滑軸承的彈流潤(rùn)滑問(wèn)題進(jìn)行了一系列有益探索。上海交通大學(xué)李正[1]利用CFD-FSI算法研究了PTFE基復(fù)合材料水潤(rùn)滑軸承的潤(rùn)滑特性，分別研究了泊松比、彈性模量等材料參數(shù)，轉(zhuǎn)速、偏心率等工況參數(shù)，以及水槽、間隙比、長(zhǎng)徑比等軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)水潤(rùn)滑軸承的壓力分布、膜厚分布、變形分布、承載性能等的影響。機(jī)械科學(xué)研究院段海濤[10]建立了水潤(rùn)滑軸承的二維模型，利用CFD-FSI算法對(duì)矩形槽水潤(rùn)滑軸承在不同偏心率下的材料變形分布與壓力分布進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)軸承變形不僅影響膜厚分布，也改變了最大壓力值與分布的角度。重慶大學(xué)盧磊[11]利用ADINA軟件對(duì)水潤(rùn)滑橡膠合金軸承材料進(jìn)行了流固耦合分析，分析了過(guò)渡圓弧尺寸、橡膠層厚度以及材料彈性模量對(duì)水潤(rùn)滑軸承性能的影響。重慶大學(xué)廖靜[12]利用Fluent耦合Transient structural模塊對(duì)水潤(rùn)滑橡膠軸承進(jìn)行了流固耦合分析，研究了溝槽半徑、過(guò)渡圓弧半徑以及截面形狀對(duì)水膜壓力分布、流速分布的影響。武漢理工大學(xué)劉端[13]研究了船舶艉軸承的彈流潤(rùn)滑性能，研究了彈性模量、泊松比及長(zhǎng)徑比對(duì)彈流潤(rùn)滑性能的影響，研究結(jié)果表明減小材料泊松比與彈性模量有利于改善潤(rùn)滑狀態(tài)。XIE等[14]通過(guò)建立數(shù)值分析模型，研究了粗糙表面水潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑狀態(tài)的影響因素。ZHANG等[15-16]對(duì)影響軸承性能的水槽結(jié)構(gòu)、間隙比、長(zhǎng)徑比等因素進(jìn)行優(yōu)化，并研究了傾斜狀態(tài)下影響徑向水潤(rùn)滑軸承承載力的主要因素。

水潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑介質(zhì)的黏度較低，軸承動(dòng)壓潤(rùn)滑難以形成，而目前針對(duì)水潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變特性的研究較少，尤其是試驗(yàn)研究方面。因此，開(kāi)展水潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑特性試驗(yàn)研究，測(cè)試水膜厚度隨轉(zhuǎn)速、負(fù)載等的變化規(guī)律，是當(dāng)前數(shù)值計(jì)算研究的有力補(bǔ)充。本文作者首先建立了水潤(rùn)滑軸承流固耦合計(jì)算模型，研究了軸承承載力、水膜壓力、軸承變形量隨工況的變化關(guān)系，搭建了軸承試驗(yàn)臺(tái)及測(cè)試系統(tǒng)，提出了水膜厚度測(cè)試方法，研究了軸承摩擦因數(shù)、水膜厚度隨轉(zhuǎn)速、負(fù)載的變化規(guī)律。研究結(jié)果為水潤(rùn)滑復(fù)合材料軸承的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供有益支撐。

1 試驗(yàn)方法

1.1 水潤(rùn)滑軸承試驗(yàn)臺(tái)

水潤(rùn)滑軸承試驗(yàn)臺(tái)如圖1所示，該試驗(yàn)臺(tái)主要用于測(cè)試水潤(rùn)滑軸承在運(yùn)行過(guò)程的水膜壓力分布、水膜厚度分布及摩擦因數(shù)，可對(duì)常規(guī)規(guī)格的水潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑特性進(jìn)行考核。文中主要利用該試驗(yàn)機(jī)考核改性UHMWPE水潤(rùn)滑軸承在不同轉(zhuǎn)速、負(fù)載等工況下的摩擦因數(shù)以及水膜厚度，測(cè)試改性UHMWPE軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變速度，考察軸承材料形成動(dòng)壓潤(rùn)滑的難易程度。

圖1 水潤(rùn)滑軸承試驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

如圖1所示，水潤(rùn)滑軸承試驗(yàn)臺(tái)主要由驅(qū)動(dòng)模塊、控制模塊、傳動(dòng)模塊、試驗(yàn)?zāi)K、測(cè)量及采集模塊等組成。主軸采用伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，電機(jī)額定功率22 kW，最高轉(zhuǎn)速6 000 r/min；試驗(yàn)軸承浸泡在水箱中，潤(rùn)滑介質(zhì)通過(guò)導(dǎo)水槽進(jìn)入軸承間隙實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑；通過(guò)安裝在加載環(huán)上的拉桿對(duì)試驗(yàn)軸承施加拉力，實(shí)現(xiàn)載荷加載；試驗(yàn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸與試驗(yàn)軸承之間產(chǎn)生的摩擦力轉(zhuǎn)化為摩擦力測(cè)量桿與拉力傳感器之間的拉力，從而實(shí)現(xiàn)摩擦力的測(cè)量。測(cè)試模塊包含2個(gè)力傳感器、4個(gè)電渦流位移傳感器，分別用于測(cè)試試驗(yàn)軸承上所施加的負(fù)載、摩擦力、水膜厚度。數(shù)據(jù)采集部分采用DH8302動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)。試驗(yàn)所用傳感器包括加載力傳感器、摩擦力傳感器。加載力傳感器性能參數(shù)為：量程20 kN，非線(xiàn)性誤差小于等于滿(mǎn)量程的0.02%，輸出電壓為0～5 V；摩擦力傳感器的性能參數(shù)為：量程49 N，非線(xiàn)性誤差小于等于滿(mǎn)量程的0.02%，輸出直流電壓為0～5 V。試驗(yàn)前所有傳感器均進(jìn)行標(biāo)定，以保證測(cè)量精度。試驗(yàn)前調(diào)整試驗(yàn)軸與主軸對(duì)中，測(cè)量試驗(yàn)軸圓跳動(dòng)，保證試驗(yàn)軸旋轉(zhuǎn)精度。

在試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中，可通過(guò)調(diào)節(jié)豎直方向上的加力桿對(duì)試驗(yàn)軸承施加載荷F0，當(dāng)伺服電機(jī)帶動(dòng)試驗(yàn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，試驗(yàn)軸與水潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承之間產(chǎn)生摩擦力Ff，摩擦力Ff由水平方向上的拉力傳感器測(cè)試。摩擦因數(shù)測(cè)試原理如圖2所示，試驗(yàn)軸承內(nèi)徑為R，摩擦力傳感器與轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中心之間的距離為L(zhǎng)，則最終可通過(guò)公式(1)和(2)計(jì)算摩擦因數(shù)的值。

圖2 水潤(rùn)滑軸承摩擦因數(shù)測(cè)試原理

f·F0R=FfL

(1)

(2)

1.2 水膜厚度測(cè)試方法

利用電渦流位移傳感器測(cè)試軸承水膜厚度，測(cè)試原理如圖3所示，在軸承前后兩端面分別安裝2個(gè)電渦流位移傳感器，傳感器安裝夾角為90°。在軸承內(nèi)側(cè)端面?zhèn)鞲衅骶幪?hào)分別為1、2，軸承外側(cè)端面?zhèn)鞲衅骶幪?hào)為3、4。

圖3 水膜厚度測(cè)試原理

假設(shè)位移傳感器1及位移傳感器2的測(cè)量值分別為X1、X2，位移傳感器1、位移傳感器2的探頭距離軸承內(nèi)表面的距離分別為d1、d2，位移傳感器1及位移傳感器2位置處的水膜厚度分別為h1、h2，則：

X1=d1+h1

(3)

X2=d2+h2

(4)

當(dāng)半徑間隙為c的軸承在負(fù)載F0的作用下以轉(zhuǎn)速N轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸承運(yùn)行的偏心率為e，則在偏位角θ處的水膜厚度為

h(θ)=c(1+εcosθ)

(5)

則在傳感器1及傳感器2位置處的水膜厚度為

h1=c[1+εcos(45°-φ)]

(6)

h2=c[1+εcos(45°+φ)]

(7)

又由公式(3)和(4)可知：

h1=c[1+εcos(45°-φ)]=X1-d1

(8)

h2=c[1+εcos(45°+φ)]=X2-d2

(9)

同理，假設(shè)位移傳感器3和位移傳感器4的測(cè)量值分別為X3、X4，傳感器3、傳感器4的探頭距離軸承內(nèi)表面的距離分別為d3、d4，傳感器3及傳感器4位置處的水膜厚度分別為h3、h4，則：

h3=c[1+εcos(45°-φ)]=X3-d3

(10)

h4=c[1+εcos(45°+φ)]=X4-d4

(11)

位移傳感器與軸承內(nèi)表面之間的安裝距離d為固定值，因此在測(cè)試前通過(guò)標(biāo)定可測(cè)定d1、d2、d3、d4的值。將傳感器的測(cè)試值X和傳感器的安裝距離d代入公式(8)—(11)，可分別得到后端面、前端面處位移傳感器安裝位置的水膜厚度h1、h2、h3、h4。

為了防止安裝誤差、加載不對(duì)中等引起的軸線(xiàn)傾斜對(duì)測(cè)試結(jié)果造成影響，采用前后端面膜厚平均值作為軸承中間平面的平均水膜厚度，即：

(12)

(13)

根據(jù)公式(12)和(13)可計(jì)算得到軸承中間平面的偏心距e、偏位角φ為

(14)

(15)

因此，軸承最小水膜厚度為

hmin=c-e

(16)

2 計(jì)算方法

采用CFD軟件ANSYS CFX對(duì)UHMWPE高分子聚合物水潤(rùn)滑艉軸承進(jìn)行分析，研究軸承變形及水膜空化對(duì)水潤(rùn)滑艉軸承潤(rùn)滑特性的影響。計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法是一門(mén)新興學(xué)科，建立于經(jīng)典流體力學(xué)與數(shù)值計(jì)算方法之上，此方法通過(guò)離散流體域進(jìn)行數(shù)值模擬與分析，其結(jié)果可靠、操作便捷、實(shí)用性強(qiáng)，已成為解決工程流體力學(xué)問(wèn)題的必要手段。

首先在SolidWorks中建立流體域模型，并導(dǎo)出Parasolid(.x_t)文件，然后將*.x_t文件導(dǎo)入Gambit 2.4中劃分結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，并設(shè)置邊界條件、導(dǎo)出*mesh文件。水膜的邊界條件設(shè)置如圖4(a)所示，水膜左右兩端面分別為壓力入口及壓力出口，水膜外表面與軸承接觸，為流固耦合面，水膜內(nèi)表面與軸接觸，為旋轉(zhuǎn)壁面。流體域使用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行劃分，并驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算結(jié)果相對(duì)于網(wǎng)格數(shù)量的獨(dú)立性。以直徑80 mm、L/D=1的軸承為例，當(dāng)徑向網(wǎng)格數(shù)大于12、周向網(wǎng)格數(shù)大于300、軸向網(wǎng)格數(shù)大于60時(shí)，軸承承載力、偏位角、摩擦因數(shù)、最大變形量基本不變。軸承固體域模型如圖4(b)所示。首先在三維軟件SolidWorks中建立固體模型，并在ANSYS Workbench中建立材料屬性、劃分網(wǎng)格、建立邊界條件等。軸承的內(nèi)表面與流體域接觸，設(shè)置為流固耦合面(Fluid solid interface)，軸承外表面為固定支撐面(Fixed support)。固體域也使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行劃分，同樣首先驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果相對(duì)固體域網(wǎng)格數(shù)量的獨(dú)立性。當(dāng)軸瓦徑向網(wǎng)格數(shù)大于4、周向網(wǎng)格數(shù)大于80、軸向網(wǎng)格數(shù)大于40時(shí)，計(jì)算結(jié)果基本不變。

圖4 水膜及軸承邊界條件

3 結(jié)果與討論

3.1 水潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑特性仿真研究

文中使用雙向流固耦合仿真方法研究了不同轉(zhuǎn)速下，軸承的承載力、水膜最大壓力、軸承最大彈性變形量隨偏心率的變化，結(jié)果如圖5—7所示。其中偏心率變化范圍為0.4～0.95，轉(zhuǎn)速分別為500、1 000、1 500、2 000 r/min，軸承直徑為80 mm，長(zhǎng)徑比為1.0，間隙比為0.125%，軸承材料彈性模量為1 GPa，泊松比為0.44。

圖5 不同偏心率下UHMWPE軸承承載力

圖6 不同偏心率下UHMWPE軸承的水膜最大壓力

圖7 不同偏心率下UHMWPE軸承的最大彈性變形量

如圖5—7所示，隨偏心率和轉(zhuǎn)速增大，軸承承載力、最大水膜壓力和最大變形量均逐漸增大，并且隨偏心率增大，軸承承載力、最大水膜壓力和最大變形量的增幅逐漸增大，隨轉(zhuǎn)速增大，承載力、最大水膜壓力和最大變形量的增幅逐漸減小。當(dāng)偏心率小于0.6時(shí)(理論最小膜厚20 μm)，500～2 000 r/min轉(zhuǎn)速下軸承最大變形量均小于1 μm，此時(shí)軸承變形量相比最小水膜厚度較小。當(dāng)偏心率小于0.9時(shí)(理論最小膜厚5 μm)，500、1 000、1 500、2 000 r/min轉(zhuǎn)速下軸承最大變形量分別為2.2、3.5、4.6、5.5 μm，此時(shí)軸承最大變形量與軸承最小膜厚處于同一數(shù)量級(jí)，因此在重載工況下聚合物彈性軸承的變形量不可忽略。

3.2 軸承摩擦因數(shù)和水膜厚度的試驗(yàn)研究

圖8所示為改性UHMWPE軸承摩擦因數(shù)隨負(fù)載的變化關(guān)系?？芍?，在轉(zhuǎn)速500～2 000 r/min范圍內(nèi)，隨著負(fù)載增大摩擦因數(shù)均逐漸減小，由于文中試驗(yàn)所施加負(fù)載較小，未出現(xiàn)摩擦因數(shù)隨負(fù)載增大而急劇增大的情況。此外，在同一載荷時(shí)，軸承摩擦因數(shù)隨轉(zhuǎn)速增大而增大，這主要是由于同一負(fù)載下高轉(zhuǎn)速工況對(duì)應(yīng)的水膜厚度增大，導(dǎo)致水膜剪切力增大，從而增大了摩擦力。

圖8 負(fù)載對(duì)UHMWPE大水槽軸承摩擦因數(shù)的影響

圖9—12所示分別為轉(zhuǎn)速為500、1 000、1 500和2 000 r/min時(shí)，UHMWPE軸承最小水膜厚度的仿真與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果?？芍?，當(dāng)軸轉(zhuǎn)速為500和1 000 r/min時(shí)，在測(cè)試的負(fù)載工況下，軸承最小水膜厚度的測(cè)試值與仿真值之間的差值較大，這是因?yàn)樵诘娃D(zhuǎn)速工況下軸承的動(dòng)壓潤(rùn)滑難以形成，軸承的最小水膜厚度值較小，加之軸在運(yùn)行過(guò)程中的擾動(dòng)導(dǎo)致水膜厚度的測(cè)試結(jié)果存在一定誤差。當(dāng)軸轉(zhuǎn)速為1 500 r/min或2 000 r/min時(shí)，可見(jiàn)軸承的最小水膜厚度測(cè)試值與仿真值結(jié)果一致性較好，尤其是轉(zhuǎn)速2 000 r/min的工況。在高轉(zhuǎn)速工況下軸承的動(dòng)壓潤(rùn)滑狀態(tài)良好，軸承最小水膜厚度增大，在所測(cè)試的負(fù)載0.1～0.5 MPa工況下軸承運(yùn)行穩(wěn)定，因此水膜厚度測(cè)試的結(jié)果一致性較好，圖11、12的結(jié)果也驗(yàn)證了文中流固耦合計(jì)算方法的正確性。

圖9 負(fù)載對(duì)UHMWPE大水槽軸承最小水膜厚度的影響(500 r/min)

圖12 負(fù)載對(duì)UHMWPE大水槽軸承最小水膜厚度的影響(2 000 r/min)

3.3 水潤(rùn)滑軸承潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變特性

圖13所示為改性UHMWPE軸承摩擦因數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系?？芍?，在不同負(fù)載下，改性UHMWPE軸承摩擦因數(shù)隨轉(zhuǎn)速增大均表現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)。在轉(zhuǎn)速低于300 r/min時(shí)，摩擦因數(shù)值較大，軸承處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，此時(shí)的摩擦力為軸與軸承表面微凸體接觸摩擦力和水膜摩擦力的總和；隨著轉(zhuǎn)速增大，軸承動(dòng)壓潤(rùn)滑效應(yīng)顯著，軸與軸承完全分離，此時(shí)摩擦力僅為水膜剪切力，并且此時(shí)摩擦因數(shù)達(dá)到最小值。轉(zhuǎn)速再增大，隨著水膜厚度的增大，水膜剪切力增大，故摩擦因數(shù)又逐漸增大。

圖13 不同負(fù)載下轉(zhuǎn)速對(duì)改性UHMWPE軸承摩擦因數(shù)的影響

水膜厚度可以直接反映滑動(dòng)軸承的動(dòng)壓潤(rùn)滑狀態(tài)，因此可通過(guò)直接測(cè)試軸承最小水膜厚度來(lái)研究軸承是否形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，以及軸承設(shè)計(jì)方案是否可行。圖14所示為不同負(fù)載下改性UHMWPE軸承最小水膜厚度隨轉(zhuǎn)速的變化情況，測(cè)試負(fù)載分別為0.15、0.2、0.25、0.3 MPa，測(cè)試轉(zhuǎn)速范圍為300～2 000 r/min?？梢钥闯觯S著轉(zhuǎn)速?gòu)?00 r/min增大至2 000 r/min，軸承最小水膜厚度逐漸增大，但變化率逐漸減??；隨著負(fù)載從0.15 MPa增大至0.3 MPa，最小水膜厚度逐漸減小，并且在高轉(zhuǎn)速工況下變化趨勢(shì)更加顯著。

圖14 不同負(fù)載下改性UHMWPE軸承最小水膜厚度隨轉(zhuǎn)速的變化趨勢(shì)

根據(jù)圖14中最小膜厚隨轉(zhuǎn)速的變化，結(jié)合圖13中摩擦因數(shù)的變化，可得出改性UHMWPE軸承在不同負(fù)載下的潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變速度以及對(duì)應(yīng)的最小膜厚范圍，如表1所示。文中采用膜厚比(λ)來(lái)描述軸承潤(rùn)滑狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。膜厚比定義如下：

表1 UHMWPE軸承潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速及膜厚比

(17)

式中：λ為膜厚比；η為綜合表面粗糙度；η1與η2分別為軸承及軸表面粗糙度。

一般來(lái)講，當(dāng)λ≥3 時(shí)軸承為流體動(dòng)壓潤(rùn)滑或彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑；1≤λ≤3 時(shí)軸承為混合潤(rùn)滑；0<λ<1軸承為邊界潤(rùn)滑。

試驗(yàn)軸承均方根表面粗糙度約為Rq=2.5 μm，則當(dāng)負(fù)載為0.15 MPa時(shí)，潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變的速度范圍為400～500 r/min，對(duì)應(yīng)平均膜厚比為3.4；負(fù)載為0.2 MPa時(shí)，潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變的速度范圍為400～500 r/min，對(duì)應(yīng)平均膜厚比為2.8；負(fù)載為0.25 MPa時(shí)，潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變的速度范圍為500～600 r/min，對(duì)應(yīng)平均膜厚比為2.3；負(fù)載為0.3 MPa時(shí)，潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變的速度范圍為500～600 r/min，對(duì)應(yīng)平均膜厚比為2.0。總之，隨著負(fù)載增大，改性UHMWPE軸承從混合潤(rùn)滑向動(dòng)壓潤(rùn)滑轉(zhuǎn)變的膜厚比逐漸減小。當(dāng)負(fù)載范圍為0.15～0.3 MPa時(shí)，改性UHMWPE軸承從混合潤(rùn)滑向動(dòng)壓潤(rùn)滑轉(zhuǎn)變的膜厚比范圍為2.0～3.4。

4 結(jié)論

針對(duì)改性UHMWPE水潤(rùn)滑軸承的潤(rùn)滑性能進(jìn)行了仿真及試驗(yàn)研究。首先采用流固耦合算法研究了不同偏心率下軸承的承載力、水膜最大壓力、軸承最大彈性變形量的變化關(guān)系，采用水潤(rùn)滑軸承試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)改性UHMWPE軸承的摩擦因數(shù)及水膜厚度進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證了文中的仿真計(jì)算結(jié)果。此外，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試了改性UHMWPE軸承在不同負(fù)載下的潤(rùn)滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變速度以及對(duì)應(yīng)的最小膜厚范圍。得到如下結(jié)論：

(1)隨偏心率和轉(zhuǎn)速增大，軸承承載力、最大水膜壓力和最大變形量均逐漸增大。并且隨偏心率增大，軸承承載力、最大水膜壓力和最大變形量的增幅逐漸增大；隨轉(zhuǎn)速增大，承載力、最大水膜壓力和最大變形量的增幅逐漸減小。

(2)在低轉(zhuǎn)速工況下軸承的動(dòng)壓潤(rùn)滑難以形成，軸承的最小水膜厚度值較小，加之軸在運(yùn)行過(guò)程中的擾動(dòng)導(dǎo)致水膜厚度的測(cè)試結(jié)果存在一定誤差。當(dāng)軸轉(zhuǎn)速為1 500 r/min或2 000 r/min時(shí)，軸承的最小水膜厚度測(cè)試值與仿真值結(jié)果一致性較好，驗(yàn)證了耦合計(jì)算方法的正確性。

(3)隨著負(fù)載增大，改性UHMWPE軸承從混合潤(rùn)滑向動(dòng)壓潤(rùn)滑轉(zhuǎn)變的膜厚比逐漸減小，當(dāng)負(fù)載范圍為0.15～0.3 MPa時(shí)，UHMWPE軸承從混合潤(rùn)滑向動(dòng)壓潤(rùn)滑轉(zhuǎn)變的膜厚比范圍為2.0～3.4。