王建梅

(太原科技大學(xué) 重型機(jī)械教育部工程研究中心，太原 030024)

油膜軸承是以潤(rùn)滑油作為潤(rùn)滑介質(zhì)的徑向滑動(dòng)軸承，又稱(chēng)液體摩擦軸承，具有一般滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)[1]，如摩擦因數(shù)小，承載能力大，使用壽命長(zhǎng)，抗沖擊能力強(qiáng)等。油膜軸承廣泛應(yīng)用于鋼鐵、礦山、冶金、風(fēng)力發(fā)電、船舶、航天、航空等系統(tǒng)的高、精、尖關(guān)鍵設(shè)備中[2-4]，其中應(yīng)用在各類(lèi)軋機(jī)上的油膜軸承稱(chēng)為軋機(jī)油膜軸承，可以看作是軋鋼機(jī)械的“心臟”，其運(yùn)行性能直接關(guān)系到設(shè)備的生產(chǎn)效率和安全。油膜軸承的研究是涉及機(jī)械、材料、力學(xué)、數(shù)學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、物理、化學(xué)等多學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)工程技術(shù)， 本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑理論、蠕變理論、結(jié)合強(qiáng)度理論、結(jié)合工藝、試驗(yàn)與中試平臺(tái)建設(shè)方面進(jìn)行綜述。

1 油膜軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以軋機(jī)油膜軸承為例，襯套和錐套為其主要的徑向承載件(圖1)，襯套材料由鋼基體與巴氏合金結(jié)合組成，錐套材料為高硬度鍛鋼[4]。襯套通過(guò)固定銷(xiāo)固定于軸承座， 錐套通過(guò)鍵與軸聯(lián)結(jié)。軸承工作時(shí)錐套隨著軸以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，將具有一定黏度的潤(rùn)滑油帶入油楔，在錐套與襯套的工作區(qū)域形成一個(gè)完整的潤(rùn)滑油膜，潤(rùn)滑油便產(chǎn)生了一定的動(dòng)壓力，當(dāng)該動(dòng)壓力的合力能夠平衡軸承所承受的徑向載荷(包括自重)時(shí)，錐套與襯套表面因油膜的存在而脫離接觸。此時(shí)，軸承工作面間的摩擦即為純液體摩擦。

圖1 軋機(jī)油膜軸承結(jié)構(gòu)圖

文獻(xiàn)[5]闡述了油膜軸承錐套結(jié)構(gòu)演變歷程，從最初的長(zhǎng)鍵軸承發(fā)展到短鍵軸承，再到全無(wú)鍵軸承，直到現(xiàn)在廣泛使用的薄壁無(wú)鍵軸承(圖2)。無(wú)鍵技術(shù)的應(yīng)用改善和消除了原有錐套連接處由鍵槽引起軋制力的變化以及鍵槽鄰近區(qū)域的磨損，減少了應(yīng)力集中與塑性變形，保證了對(duì)中性，提高了運(yùn)轉(zhuǎn)精度且易于拆裝，至關(guān)重要的是增強(qiáng)了錐套的剛性，改善了產(chǎn)品厚度的均勻性。

圖2 軋機(jī)油膜軸承錐套結(jié)構(gòu)演變Fig.2 Structure evolution of tapered sleeve of oil-film bearing for rolling mill

文獻(xiàn)[6]提出宏微觀跨尺度的錐套服役壽命預(yù)測(cè)方法，對(duì)不同壁厚錐套進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，確定了錐套壁厚優(yōu)化范圍，得到錐套減薄的推薦尺寸區(qū)間(圖3)，實(shí)現(xiàn)了厚壁錐套向薄壁錐套的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，承載力提高近30%，擴(kuò)展了薄壁油膜軸承產(chǎn)品系列，推動(dòng)了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和系列化發(fā)展。

(a)比壓為18 MPa

油膜軸承的襯套結(jié)構(gòu)演變經(jīng)歷了油腔尺寸、數(shù)量和分布型式的優(yōu)化，其結(jié)合工藝經(jīng)歷了從離心澆鑄擴(kuò)展到焊接工藝的應(yīng)用，以期達(dá)到加工厚度更薄、壓縮強(qiáng)度更高、結(jié)合性能更優(yōu)的巴氏合金層，從而能夠承受更大的載荷。

文獻(xiàn)[7]在以上結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)油膜軸承潤(rùn)滑性能參數(shù)化計(jì)算軟件，實(shí)現(xiàn)了油膜軸承的參數(shù)化設(shè)計(jì)(圖4)， 采用計(jì)算結(jié)果后處理混合編程方法，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油膜承載力的動(dòng)態(tài)可視化顯示，得到不同工況參數(shù)的承載性能評(píng)價(jià)，通過(guò)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的有效集成，提高設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

圖4 油膜軸承潤(rùn)滑性能計(jì)算軟件

2 油膜軸承基礎(chǔ)理論

2.1 潤(rùn)滑理論

近年來(lái)，隨著潤(rùn)滑理論研究的不斷深入，從軸承潤(rùn)滑模型到潤(rùn)滑介質(zhì)的研究都得到了相應(yīng)發(fā)展：文獻(xiàn)[8]研究了兩相流中氣泡含量對(duì)大型可傾瓦徑向軸承性能的影響，文獻(xiàn)[9]分析了油水兩相彈流潤(rùn)滑模型對(duì)軋機(jī)油膜軸承潤(rùn)滑性能的影響，文獻(xiàn)[10]研究了流體潤(rùn)滑復(fù)層燒結(jié)材料的潤(rùn)滑特性，文獻(xiàn)[11]通過(guò)耦合算法求解滑動(dòng)軸承的油膜壓力及彈性變形分布等。

針對(duì)不同工況的油膜軸承，其潤(rùn)滑理論研究也由最初的剛流潤(rùn)滑(低速輕載工況)逐漸發(fā)展為熱流潤(rùn)滑(高速輕載工況)、彈流潤(rùn)滑(低速重載工況)、熱彈流潤(rùn)滑(高速重載工況)和多場(chǎng)耦合機(jī)制下的磁性液體潤(rùn)滑(低速重載工況)[12]。隨著無(wú)頭軋制等新技術(shù)的發(fā)展，以及啟制動(dòng)、可逆運(yùn)轉(zhuǎn)等特殊工況的需求，現(xiàn)有技術(shù)水平的油膜軸承面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，因此，低速重載動(dòng)靜壓油膜軸承的潤(rùn)滑理論也亟待進(jìn)一步深入系統(tǒng)地研究。

文獻(xiàn)[3]采用多物體接觸邊界元法實(shí)現(xiàn)接觸體彈性變形和應(yīng)力場(chǎng)的精確計(jì)算，綜合有限差分法計(jì)算潤(rùn)滑油膜特性參數(shù)的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出油膜軸承運(yùn)行性能綜合評(píng)價(jià)技術(shù)，得到全方位表征潤(rùn)滑油膜特性的關(guān)鍵參數(shù)。該研究構(gòu)建了油膜軸承性能參數(shù)間的關(guān)聯(lián)和潤(rùn)滑油膜性能參數(shù)間的關(guān)聯(lián)，解決了大偏心率下低速重載潤(rùn)滑油膜參數(shù)難以精確計(jì)算的難題，為油膜軸承的研發(fā)制造提供了技術(shù)保障，參數(shù)關(guān)聯(lián)性見(jiàn)表1和表2(表中“↑”表示隨著設(shè)計(jì)參數(shù)值的增加，性能參數(shù)值呈增加趨勢(shì)；表中“↓”表示隨著設(shè)計(jì)參數(shù)值的增加，性能參數(shù)值呈減小趨勢(shì)；表中“—”表示該性能參數(shù)與對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)沒(méi)有直接的變化規(guī)律)。表2 列舉了潤(rùn)滑油膜性能參數(shù)隨各設(shè)計(jì)參數(shù)的變化趨勢(shì)，且在間隙、巴氏合金厚度減小，半徑、偏心距、偏位角、偏心率增大的綜合作用下，最小油膜厚度減??；在外載荷、承載系數(shù)、偏心率均增大的綜合作用下，油膜承載能力增大。

表1 油膜軸承性能參數(shù)間關(guān)聯(lián)性

表2 潤(rùn)滑油膜性能參數(shù)間關(guān)聯(lián)性

為了進(jìn)一步改善油膜軸承的潤(rùn)滑性能，彌補(bǔ)巴氏合金蠕變對(duì)油膜潤(rùn)滑的負(fù)面效應(yīng)，文獻(xiàn)[13-16]引入磁性液體潤(rùn)滑，構(gòu)建了磁性液體潤(rùn)滑油膜軸承數(shù)學(xué)模型，結(jié)合軸承外加磁場(chǎng)設(shè)計(jì)(圖5)，研究了磁性液體軸承潤(rùn)滑特性，獲得磁性液體潤(rùn)滑油膜的黏度特性，給出磁性液體黏度控制策略，實(shí)現(xiàn)了磁性液體潤(rùn)滑油膜模擬和磁流固多場(chǎng)耦合模擬，分析了磁性液體潤(rùn)滑性能，開(kāi)發(fā)了磁性液體潤(rùn)滑油膜分析系統(tǒng)。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度，控制潤(rùn)滑油黏度和承載能力，以期保證在低速重載工況下潤(rùn)滑油膜的完整性和穩(wěn)定性。

圖5 磁性液體潤(rùn)滑和外磁場(chǎng)設(shè)計(jì)

以上磁性液體潤(rùn)滑研究進(jìn)一步拓展了磁性液體在軸承潤(rùn)滑中的應(yīng)用，發(fā)展了油膜軸承潤(rùn)滑理論；但目前磁性液體潤(rùn)滑仍處于理論與試驗(yàn)研究階段，如何制備適用不同實(shí)際工況，尤其是極端工況和特殊環(huán)境下的鐵磁性液體是磁性液體潤(rùn)滑研究不可回避的重要前提。另外，磁性液體工作時(shí)隨著外磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，磁性液體的高飽和磁化強(qiáng)度與潤(rùn)滑油膜的穩(wěn)定性之間呈現(xiàn)相互制約的關(guān)系，這也是磁性液體潤(rùn)滑研究必須考慮的問(wèn)題。

2.2 蠕變理論

油膜軸承巴氏合金具有良好的順應(yīng)性和耐磨性，但合金熔點(diǎn)較低，當(dāng)軸承工作溫度超過(guò)0.3Tm(Tm為材料熔點(diǎn))時(shí)，材料會(huì)發(fā)生不同程度的蠕變效應(yīng)，且合金蠕變與油膜厚度達(dá)到同一量級(jí)，會(huì)對(duì)油膜的潤(rùn)滑性能造成不可忽略的影響。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)金屬材料的蠕變性能進(jìn)行了許多研究：文獻(xiàn)[17]建立了鎳基單晶高溫合金蠕變行為的相場(chǎng)模型，文獻(xiàn)[18]提出了一種球壓痕蠕變?cè)囼?yàn)解析提取諾頓定律蠕變指數(shù)和系數(shù)的方法，文獻(xiàn)[19]研究了鎳基合金的擴(kuò)散焊接件及其蠕變行為。然而，針對(duì)巴氏合金蠕變的研究相對(duì)匱乏，巴氏合金蠕變特性、使用壽命、厚度優(yōu)化等問(wèn)題尚需相關(guān)理論的支撐。

文獻(xiàn)[4]開(kāi)展了大量的巴氏合金蠕變研究，提出了油膜軸承蠕變理論；文獻(xiàn)[20-21]基于襯套巴氏合金蠕變?cè)囼?yàn)得到巴氏合金蠕變力學(xué)性能，建立了穩(wěn)態(tài)蠕變本構(gòu)方程。上述研究基于襯套結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)非均勻載荷條件下厚壁圓筒穩(wěn)態(tài)蠕變應(yīng)力算法，得到蠕變應(yīng)力與結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律，給出了最大蠕變應(yīng)力位置；構(gòu)建巴氏合金蠕變壽命計(jì)算和評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)油膜軸承蠕變壽命預(yù)測(cè)，并編制蠕變壽命預(yù)測(cè)軟件(圖6)；提出襯套厚度優(yōu)化方法，為全面描述油膜軸承應(yīng)力狀態(tài)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，進(jìn)一步發(fā)展了現(xiàn)代油膜軸承理論與技術(shù)。

圖6 蠕變壽命預(yù)測(cè)軟件界面

以上工作主要針對(duì)SnSb11Cu6巴氏合金的蠕變進(jìn)行研究，隨著新材料、新工藝的發(fā)展，需進(jìn)一步對(duì)其他型號(hào)巴氏合金的蠕變特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究。在實(shí)際應(yīng)用中，特定成分的巴氏合金需要堆焊等工藝處理，巴氏合金組織的變化也會(huì)影響其蠕變性能。油膜軸承工作時(shí)的油膜壓力、熱應(yīng)力等動(dòng)態(tài)載荷以及溫度升高、彈性變形等都會(huì)對(duì)巴氏合金的蠕變特性產(chǎn)生重要影響。此外，疲勞和蠕變等多種因素的交互作用，均會(huì)影響巴氏合金的承載特性和油膜軸承的服役壽命。

2.3 結(jié)合強(qiáng)度理論

油膜軸承在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，除少數(shù)裝配或運(yùn)行過(guò)程中的操作失誤，大多數(shù)軸承失效均為襯套巴氏合金與鋼基體的結(jié)合性能不良導(dǎo)致。為了避免給企業(yè)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，如何提高襯套結(jié)合性能成為急需解決的問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)復(fù)合材料界面應(yīng)力場(chǎng)，結(jié)合性能表征等方面開(kāi)展了研究：文獻(xiàn)[22]基于BOGY特征值方程研究了雙材料界面應(yīng)力奇異性發(fā)生的幾何條件，文獻(xiàn)[23]基于Gurtin-Murdoch理論研究了III型裂紋附近的應(yīng)力和位移的奇異性，文獻(xiàn)[24]采用邊界元法研究了不同材料三維節(jié)理應(yīng)力奇異線上奇異點(diǎn)附近的應(yīng)力場(chǎng)特征。由于不同金屬間界面機(jī)理復(fù)雜，至今缺乏不同材料制備工藝中界面結(jié)合應(yīng)力計(jì)算的通用理論模型。

文獻(xiàn)[2]通過(guò)對(duì)油膜軸承結(jié)合特性開(kāi)展研究，提出了油膜軸承結(jié)合強(qiáng)度理論。該研究基于襯套結(jié)合界面的特點(diǎn)，綜合考慮油膜溫度和壓力的影響，建立界面端奇異性應(yīng)力場(chǎng)模型，得到界面端應(yīng)力分布；針對(duì)襯套加工過(guò)程中基體掛金結(jié)構(gòu)特征，建立了界面角點(diǎn)奇異性應(yīng)力場(chǎng)模型，得到最佳界面端形狀，給出掛金結(jié)構(gòu)特征對(duì)于油膜軸承界面奇異性應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律，為襯套設(shè)計(jì)加工提供了科學(xué)依據(jù)。

文獻(xiàn)[25-26]基于滑動(dòng)軸承雙金屬結(jié)合強(qiáng)度破壞性試驗(yàn)準(zhǔn)則，構(gòu)建了材料結(jié)合界面的力學(xué)模型，根據(jù)端面結(jié)合界面奇異性應(yīng)力場(chǎng)，建立了空心圓柱外側(cè)界面端的奇異性應(yīng)力場(chǎng)模型，得到了界面應(yīng)力在溫度載荷和外力載荷下的變化規(guī)律；基于內(nèi)聚力單元的裂紋理論，得到奇異性應(yīng)力場(chǎng)與結(jié)合性能的多維度關(guān)聯(lián)，為合金成分、合金覆層厚度優(yōu)化提供了技術(shù)指導(dǎo)。

文獻(xiàn)[27]以襯套巴氏合金為研究對(duì)象，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)方法研究巴氏合金與鋼體過(guò)渡層及合金層界面結(jié)合性能間的關(guān)系(圖7)。該研究通過(guò)構(gòu)建計(jì)算襯套過(guò)渡層分子模型，得到過(guò)渡層和合金層厚度對(duì)結(jié)合性能的作用規(guī)律；開(kāi)發(fā)合金成分和覆層厚度的評(píng)價(jià)與優(yōu)化技術(shù)，確定了最佳過(guò)渡層厚度和合金層厚度；通過(guò)不同工藝的界面結(jié)構(gòu)能量對(duì)比，證實(shí)了采用焊接技術(shù)有助于解決離心澆鑄時(shí)結(jié)合強(qiáng)度偏低的問(wèn)題，為巴氏合金結(jié)合工藝從離心澆鑄向焊接工藝的技術(shù)升級(jí)提供了理論依據(jù)。

圖7 界面結(jié)構(gòu)模型與界面結(jié)合能的分布

盡管以上研究?jī)?nèi)容為油膜軸承的設(shè)計(jì)與加工提供了理論基礎(chǔ)，但更加精確地定量評(píng)價(jià)界面的結(jié)合受力情況時(shí)，界面端應(yīng)力的理論算法仍需進(jìn)一步完善。比如，基于界面奇異性應(yīng)力反求層狀金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)在最小奇異性應(yīng)力時(shí)相鄰材料的最優(yōu)屬性參數(shù)，進(jìn)而查詢與之最為匹配的材料類(lèi)型，對(duì)襯套合金和覆層厚度的優(yōu)化給出理論依據(jù)；考慮結(jié)合材料界面端的破壞形式，判斷何種形式的破壞最先發(fā)生，根據(jù)奇異性應(yīng)力的變化趨勢(shì)研究微裂紋的萌生和擴(kuò)展規(guī)律，將其納入界面結(jié)合性能的評(píng)價(jià)依據(jù)。

3 油膜軸承結(jié)合工藝與檢測(cè)技術(shù)

油膜軸承襯套由鋼基體與錫基巴氏合金組成。當(dāng)承受較大的沖擊載荷時(shí)，巴氏合金極有可能因結(jié)合強(qiáng)度不足而導(dǎo)致脫落損壞，合金與基體的結(jié)合性能成為評(píng)價(jià)襯套質(zhì)量的重要因素。襯套雙金屬最初常用的結(jié)合方式為靜止?jié)茶T，巴氏合金硬質(zhì)相在澆鑄過(guò)程中極易因重力在底部沉積，導(dǎo)致組織分布嚴(yán)重不均。將工藝改進(jìn)為離心澆鑄，一定程度上緩解了硬質(zhì)相沉積的現(xiàn)象，但離心澆鑄產(chǎn)生的組織粗大和偏析現(xiàn)象卻無(wú)法完全避免，為了增加巴氏合金與鋼基體的結(jié)合性能，澆鑄前需要在鋼基體上鍍一層錫。然而，離心澆鑄在實(shí)際加工過(guò)程中會(huì)造成較大的巴氏合金余量，導(dǎo)致原料利用率偏低和生產(chǎn)制造成本增加。

隨著各種結(jié)合工藝的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了不同新型工藝的合金組織性能研究：文獻(xiàn)[28]研究了激光熔覆增材制造的各向異性表征方法；文獻(xiàn)[29]通過(guò)熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIG焊)在中碳鋼表面焊接巴氏合金，并研究了其界面微觀組織；文獻(xiàn)[30]通過(guò)火焰噴涂和電弧噴涂比較了離心澆鑄工藝的微觀組織及摩擦特性；文獻(xiàn)[31]利用熱噴涂工藝制備巴氏合金涂層，研究了其組織相分布。

針對(duì)巴氏合金離心澆鑄存在成分偏析和致密性不夠的缺陷，文獻(xiàn)[32]通過(guò)MIG焊、埋弧焊、激光熔覆等工藝在鋼基體上制備巴氏合金，對(duì)比不同工藝下巴氏合金與鋼基體的結(jié)合組織(圖8)，分析了不同工藝對(duì)巴氏合金結(jié)合特征與元素分布的影響；文獻(xiàn)[33]結(jié)合摩擦磨損試驗(yàn)，研究了不同工藝下巴氏合金的摩擦學(xué)特性。

(a)埋弧焊接

基于油膜軸承結(jié)合強(qiáng)度理論，通過(guò)不同工藝對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，相比離心澆鑄工藝，巴氏合金焊接工藝技術(shù)不同程度地提高了結(jié)合強(qiáng)度。其中，MIG焊提高約40%，埋弧焊提高約80%，激光熔覆提高約110%，原材料利用率提高1倍以上[32]，降低了生產(chǎn)制造成本，實(shí)現(xiàn)了智能制造和精密加工，促進(jìn)了油膜軸承系列產(chǎn)品的高端化進(jìn)程(圖9)。

圖9 油膜軸承檢測(cè)與制造技術(shù)

油膜軸承制造水平已實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化，文獻(xiàn)[34]根據(jù)襯套和錐套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了專(zhuān)用工裝胎具和測(cè)量工具，一次裝夾即可完成加工和在線檢測(cè)，保證了零件的幾何精度；通過(guò)開(kāi)發(fā)整機(jī)無(wú)損探傷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)結(jié)合性能無(wú)損在線智能評(píng)價(jià)，有效地保證了產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)研制油膜軸承專(zhuān)用加工檢測(cè)工具，實(shí)現(xiàn)了油膜軸承高精度、高效率的加工制造，解決了大型薄壁環(huán)狀零件難以精確加工和檢測(cè)的難題。

結(jié)合襯套和錐套的薄壁特點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化了傳統(tǒng)的車(chē)削加工工藝，研制了專(zhuān)用夾具，開(kāi)發(fā)了整機(jī)鏡面磨削技術(shù)，結(jié)合上述專(zhuān)用加工檢測(cè)裝置，統(tǒng)一了尺寸精度，實(shí)現(xiàn)了大型薄壁環(huán)狀零件的可控加工。

目前巴氏合金與鋼基體的結(jié)合工藝已向多元化發(fā)展，不同工藝的研究仍處于宏觀力學(xué)性能測(cè)試與微觀界面表征階段，尚未形成結(jié)合工藝的檢測(cè)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。另外，不同工藝在典型應(yīng)用場(chǎng)合的適用性也是結(jié)合工藝需要關(guān)注的研究點(diǎn)。

4 油膜軸承試驗(yàn)與中試技術(shù)

隨著主機(jī)設(shè)備朝著大載荷、高轉(zhuǎn)速的方向發(fā)展，油膜軸承的運(yùn)行穩(wěn)定性嚴(yán)重影響著產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)準(zhǔn)確高效的數(shù)據(jù)采集運(yùn)行系統(tǒng)顯得極為迫切。油膜軸承臺(tái)架試驗(yàn)平臺(tái)是研究潤(rùn)滑理論的基礎(chǔ)平臺(tái)，是完善油膜軸承潤(rùn)滑理論，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、新工藝的重要手段，也為產(chǎn)品研發(fā)、檢測(cè)、試驗(yàn)、中試提供硬件支持。

國(guó)內(nèi)許多高校相繼開(kāi)發(fā)了各類(lèi)滑動(dòng)軸承試驗(yàn)裝置，通常主要用于科學(xué)試驗(yàn)研究：文獻(xiàn)[35]研發(fā)了高速水潤(rùn)滑動(dòng)靜壓支承軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，文獻(xiàn)[36]研發(fā)了超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器止推油膜軸承試驗(yàn)臺(tái)，文獻(xiàn)[37]研發(fā)了動(dòng)靜壓軸承試驗(yàn)臺(tái)，文獻(xiàn)[38]研制了水潤(rùn)滑動(dòng)密封軸承試驗(yàn)臺(tái)等。隨著高端裝備對(duì)軸承國(guó)產(chǎn)化的迫切需求，高端軸承工業(yè)試驗(yàn)與中試平臺(tái)的研制仍然迫在眉睫。

文獻(xiàn)[39-41]基于油膜軸承潤(rùn)滑理論和運(yùn)行工況，采用模塊化設(shè)計(jì)理念，研制了機(jī)電液氣控一體化的大型油膜軸承綜合試驗(yàn)與中試平臺(tái)(圖10)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)靜壓協(xié)同控制，發(fā)展了臺(tái)架試驗(yàn)技術(shù)，為各類(lèi)油膜軸承技術(shù)研發(fā)、新產(chǎn)品測(cè)試與工業(yè)化中試提供了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)保障。

圖10 大型油膜軸承綜合試驗(yàn)與中試平臺(tái)

經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)創(chuàng)新，基于該試驗(yàn)與中試平臺(tái)開(kāi)發(fā)了智能聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)各子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)的智能識(shí)別。開(kāi)發(fā)了油膜特性參數(shù)的多傳感器智能測(cè)試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了油膜溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和運(yùn)行軌跡的實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控，為樣機(jī)測(cè)試和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了全面的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，融合大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于數(shù)據(jù)智能采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、故障智能診斷和決策，拓展了智能制造技術(shù)在油膜軸承的應(yīng)用[42-43]。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文總結(jié)了油膜軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、磁性液體潤(rùn)滑理論、蠕變理論、結(jié)合強(qiáng)度理論、結(jié)合工藝與檢測(cè)技術(shù)及試驗(yàn)與中試技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并結(jié)合油膜軸承在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、理論研究與技術(shù)發(fā)展方面存在的問(wèn)題提出了油膜軸承未來(lái)的研究方向：需要深化基礎(chǔ)理論研究，綜合應(yīng)用智能制造技術(shù)，以發(fā)揮油膜軸承的產(chǎn)品特點(diǎn)和獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而拓展油膜軸承的應(yīng)用領(lǐng)域。