2015年2月第40卷第2期
DOI; 10. 3969/j. issn, 0254 0150. 2015. 02. 003
润滑与密封
LUBRICATION ENGINEERING
水污染对径向滑动轴承热弹流润滑的影响
彭龙龙汪久根洪玉芳
（浙江大学机械工程学系浙江杭州310027）
Feb.2015 Vol, 40 No. 2
摘要：研究润滑油水污染对水轮机滑动轴承弹流润滑的影响。通过实验确定油水混合物的黏度、水的质量分数以及溢度三者间的关系；研究在不同含水量油水混合液润滑下滑动轴承的润滑性能，分析滑动轴承从初始状态到达稳定状态过程中轴心轨迹的变化规律，以及轴承到达平衡位置时各润滑特性参数的分布，包括液膜流体压力、最大液膜压力、液膜厚度、最小液膜厚度、液膜温度等。结果表明，随着含水量的增加，油水混合物的黏度增加，且变化明显，而润滑油的密度、比热容以及导热系数虽增大，但变化并不大；各种固索综合影响的结果，使得轴承液膜承载能力增强，液膜厚度和温度增加，最小液膜厚度增大，最大液膜压力下降。
关键调：水污染；径向轴承；弹流润滑；黏度；热效应；瞬态中图分类号：TH117
文献标志码：A文章编号：0254-0150（2015）2-017-6
EffectsofWaterContaminationonThermalElastohydrodynamic
Lubrication of Journal Bearing Peng Longlong Wang Jiugen Hong Yufang
( Department of Mechanical Engineering,Zhejiang University, Hangzhou Zhejiang 310027,China)
Abstract : The effects of water contamination of lubricants on thermal elastohydrodynamic lubrication of journal bearings of water turbo generator were studied. The relationships of viscosity,mass concentration of water and temperature of the oil emulsion were determined with experimental measurements. The lubrication performance of journal bearing with different water concentration was investigated,the orbit of shaft center from initial position to equilibrium position was analyzed,and many lubrication parameters at equilibrium position were studied,including hydrodynamic pressure and maximum hydrody-namic pressure,film thickness and minimum film thickness and temperature. The results show that the viscosity of water-in-oil emulsion is increased obviously with increasing water mass concentration, and its density , specific heat and thermal con-ductivity are also increased,but their changes are not large. For the comprehensive effects of various factors, the bearing load capacity is enhanced,and the film thickness,temperature and minimum film thickness are increased, and the maxi-mum film pressure is dropped.
Keywords: water contamination; journal bearing; elastohydrodynamic lubrication; viscosity; thermal effects; transient state
水有许多优于油的热学特性，但水在轴承中的应用仍然受到一定限制。对于水轮机中的滑动轴承，润滑油中水的存在或产生是不可避免的，工作环境中的水会渗入到润滑油中，润滑油会从空气中吸收水蒸气，润滑油自身也含有水分。油中水的存在被认为是
*基金项目：国家自然科学基金项目（51375436)，收稿日期：20140517
作者篇介：彭龙龙（1990一），男，硕士研究生，研究方向为滑动轴承系统摩擦学设计，E-mail：Peng_long_long@163.com.
通讯作者：汪久根（1963一），男，工学博士，教授，博士研究生导师，研究方向为摩擦学和仿生设计。E-mail：me_g@ zju. edu, cn.
具有极大危害的。1965年，MacDonald!]研究表明水的存在易导致轴承生锈从而影响其润滑性能。1968 年，Schatzberg和Felsen(3]研究表明水污染致使轴承产生“氢脆”现象，从而损伤轴承性能。之后又有很多人对轴承水污染的危害进行了研究。2005年， Eachus"]总结了水污染对轴承润滑的影响，指出水污染降低了润滑能力，如降低了有效黏度，同时他提到水与油发生化学反应致使润滑能力降低。2007年，宋开财和董宇平(4)研究了汽轮机油含水对轴承承载能力、液膜温度、轴心轨迹和轴承表面摩擦磨损的影响，结果表明润滑油含水后轴承承载能力变低，振动增加，轴承表面出现腐蚀。