杨雨谋等：难溶气体对水润滑轴承特性影响分析 ·1715· 轴表而压力.PPa 气体对水润滑轴承承载力的影响逐渐减弱，可忽略 不计. 不同偏心、不同难溶气体体积分数下，水润滑轴承 承载力F,偏位角0以及其在x,y轴方向上的分量F,、 F,如表2所示.可见，在较小偏心情况下，水中难溶气 体对水润滑轴承偏位角产生一定影响，会使偏位角增 加，降低了水膜的稳定性，但随着偏心的增大，其对偏 位角的影响则可以忽略 474×10 00.0050.010m 人x 由前面分析可得，对于水润滑轴承来说，承载力主 0.00250.0075 要由收敛楔高压区来提供，难溶气体对水润滑轴承间 图112=0.25、a2=0.1时，轴表面压力P分布云图 隙的影响主要在于对发散楔内气相分布的影响，对收 Fig.11 Axis surface total pressure distribution when s2=0.25 and 敛楔高压区的影响很微小，所以导致在较小偏心的情 a2=0.1 05 0.7m a -0 b 0 =01 0.6 a=0.1 0.4 0.4 -a04 05 dI/d 0.3 0.4 0.2 0.3 0.2 0.1 0.1 04080120160200240280320360 04080120160200240280320360 周向角度/() 周向角度/) 1.6 ◆-a0 a2-0.1 =0.4 12 0.8 0.4 04080120160200240280320360 周向角度 图12不同偏心率情况下采样线上压力分布.(a)e1=0.1:(b)E2=0.25:(c)￡4=0.50 Fig.12 Distribution of pressure on the sample line with different eccentricities:(a)=0.1:(b)2=0.25:(c)3=0.50 况下，难溶气体才会对水润滑轴承的承载性能造成一 3 结论 定影响.另外，在轴承运转过程中，轴承间隙发散楔存 在气穴效应，会产生一定量气体，本身水的黏度较低， 以从燃料电池汽车行业空压机用高速水润滑轴承 难溶气体的混入对于轴承间隙润滑水黏度的影响若非 抽离出的圆柱滑动轴承模型为研究对象，通过仿真模 在较小偏心的情况下并不明显，所以水润滑轴承承载 拟得到如下结论： 力受难溶气体影响变化幅度较小 (1)在高速水润滑轴承间隙中，气相基本分布于 如图15所示，随着难溶气体体积分数α，的增加， 发散楔中.随着偏心的增大，气穴效应加强，且最大气 轴承的摩擦力矩基本保持不变. 体体积分数存在于轴表面.杨雨谋等: 难溶气体对水润滑轴承特性影响分析 图 11 ε2 = 0. 25、αg2 = 0. 1 时，轴表面压力 P 分布云图 Fig． 11 Axis surface total pressure distribution when ε2 = 0. 25 and αg2 = 0. 1 气体对水润滑轴承承载力的影响逐渐减弱，可忽略 不计． 不同偏心、不同难溶气体体积分数下，水润滑轴承 承载力 F，偏位角 θ 以及其在 x，y 轴方向上的分量 Fx、 Fy 如表 2 所示． 可见，在较小偏心情况下，水中难溶气 体对水润滑轴承偏位角产生一定影响，会使偏位角增 加，降低了水膜的稳定性，但随着偏心的增大，其对偏 位角的影响则可以忽略． 由前面分析可得，对于水润滑轴承来说，承载力主 要由收敛楔高压区来提供，难溶气体对水润滑轴承间 隙的影响主要在于对发散楔内气相分布的影响，对收 敛楔高压区的影响很微小，所以导致在较小偏心的情 图 12 不同偏心率情况下采样线上压力分布 . ( a) ε1 = 0. 1; ( b) ε2 = 0. 25; ( c) ε3 = 0. 50 Fig． 12 Distribution of pressure on the sample line with different eccentricities: ( a) ε1 = 0. 1; ( b) ε2 = 0. 25; ( c) ε3 = 0. 50 况下，难溶气体才会对水润滑轴承的承载性能造成一 定影响． 另外，在轴承运转过程中，轴承间隙发散楔存 在气穴效应，会产生一定量气体，本身水的黏度较低， 难溶气体的混入对于轴承间隙润滑水黏度的影响若非 在较小偏心的情况下并不明显，所以水润滑轴承承载 力受难溶气体影响变化幅度较小． 如图 15 所示，随着难溶气体体积分数 αg 的增加， 轴承的摩擦力矩基本保持不变． 3 结论 以从燃料电池汽车行业空压机用高速水润滑轴承 抽离出的圆柱滑动轴承模型为研究对象，通过仿真模 拟得到如下结论: ( 1) 在高速水润滑轴承间隙中，气相基本分布于 发散楔中． 随着偏心的增大，气穴效应加强，且最大气 体体积分数存在于轴表面． · 5171 ·