润滑油中固体颗粒对液体静压滑动轴承油膜承载能力的影响
固体颗粒污染物对液压传动系统的危害
固体颗粒污染物对液压传动系统的危害液压传动系统的工作可靠性和使用寿命与液压系统的污染状况有着极为密切的关系。
根据国内外统计资料，液压传动系统的故障大约有80%是由于液压系统的污染引起的，在各种污染物中，固体颗粒分布最广，危害最大，是引起系统故障、可靠性降低和元件寿命缩短的最重要根源，由固体颗粒污染物引起的液压系统故障占总故障的60%~70%。
在液压系统中，油液中的固体颗粒污染物是引起磨损的最主要原因，颗粒起着研磨剂中的磨料的作用，它同元件表面长期相互作用，产生各种形式的磨损，造成元件表面逐渐损坏，配合间隙逐渐增大，内漏逐渐加大，导致性能衰降直至失效，缩短使用寿命；同时可促成颗粒淤积、堵塞和卡滞，导致突发性故障。
在液压系统里，无论是金属件还是非金属件，都极易受到这种磨损，特别是配合精度较高的滑阀式或柱塞式等机构，更易遭到颗粒的磨损。
1 固体颗粒的磨损固体颗粒污染主要取决于颗粒污染物的磨损性以及颗粒尺寸与关键运动副间隙尺寸的相对关系。
尺寸小于运动副间隙的颗粒污染物随着泄漏油液通过间隙，一般不引起磨损或只引起很轻微的磨擦，尺寸大于运动副间隙的颗粒不能进入间隙内，因而对运动副表面不产生磨损作用，而只有尺寸与运动副间隙相等或稍大的颗粒污染物在液流作用下可能进入间隙，引起运动副表面的磨损。
这一颗粒尺寸是对液压元件运动副污染磨损最敏感的尺寸，称为临界尺寸。
临界颗粒尺寸不仅是评定液压元件的污染敏感性和耐污染能力的一个重要参数，而且是确定液压系统过滤要求的一个重要指标。
由于临界颗粒尺寸与液压元件运动副的间隙相对应，当严重磨损导致运动副的间隙增大时，就会有更大的颗粒污染物进入间隙参与磨损，从而使运动副磨损加剧，造成污染磨损的链式反应。
颗粒污染的磨损机理主要有切削磨损、疲劳磨损、粘着磨损和冲蚀磨损等形式。
1.1 切削磨损进入元件运动副间隙内的坚硬固体颗粒，嵌入到材料较软的元件表面，在相对运动过程中将另一元件表面材料切削下来。
杂质颗粒对轴承润滑特性的影响
杂质颗粒对轴承润滑特性的影响摘要: 滑动轴承在工作中会有杂质颗粒混入，为研究杂质颗粒对轴承润滑特性的影响，基于流体润滑理论，建立考虑杂质颗粒的流体动压滑动轴承动静特性数学模型。
采用有限体积法和一阶迎风对控制方程进行离散，采用SIMPLE 算法对离散后的方程进行求解，分析颗粒含量对油膜承载力和摩擦力的影响; 同时采用动网格－弹簧光顺技术更新轴颈移动后的体积网格，求解轴承的动特性系数，分析杂质颗粒对轴承动特性系数的影响。
结果表明: 随着颗粒含量的增加，油膜承载力和摩擦力先增大后趋于稳定，表明杂质颗粒在一定程度上可提高油膜的承载力，但也会增大摩擦力; 油膜温度以进油口为中心左右轴向对称分布，在轴向方向上油膜温度先降低后升高; 考虑杂质颗粒后油膜的4个刚度系数数值均减小，而油膜阻尼系数Cxx 、Cxy减小，Cyx、Cyy增大。
关键词: 滑动轴承; 杂质颗粒; 静特性; 温度分布; 动特性流体动压滑动轴承因其结构简单、阻尼性能好，且可以在高速重载、耐冲击等条件下工作，因此在水轮机、汽轮机和船用螺旋桨等回转机械中得到了广泛应用。
学者对滑动轴承的性能进行了一系列的研究。
在滑动轴承的静特性研究中，业界有研究者设计了一种过渡圆弧结构的新型轴瓦，显著提高了水润滑轴承的承载能力; 研究了非牛顿流体对滑动轴承工作性能的影响，结果表明，优化非牛顿流体参数可以降低热效应对轴承性能产生的负面影响;综合行业研究工作者为滑动轴承油膜特性的研究打下了良好基础，但是对于润滑油中混入杂质颗粒的研究很少。
SEP 等对比分析了螺旋槽轴承和光滑轴承的磨损情况，发现轴颈表面的螺旋槽可降低杂质颗粒的浓度，使磨粒从凹槽中去除，但文献并未具体研究磨粒对轴承润滑特性的影响。
研究了润滑油中杂质颗粒对轴承的磨损机制，结果表明，杂质颗粒对轴承的磨损主要取决于轴颈和轴瓦材料的相对硬度，然而文献并未考虑杂质颗粒对轴承动静特性的影响。
在实际工作中，环境中的灰尘、砂粒等会随着润滑油一起进入轴承间隙，导致润滑性能的改变。
润滑剂中固体污染物对轴承振动和磨损的影响
液态的。硬质杂质可以是环境中的和安装时带入 的， 或是磨损本身产生的。 滚动接触过程中， 当硬质颗粒进入接触 区后 ， 不可避免地造成压痕 一类 的表面损伤， 造成应力 集 中， 增大剥落产生 的概率 ， 加速失效的进程 。关 于杂质颗粒 的尺寸大小 ， 有些学者认为临界尺寸 与油膜厚度具有相同的数量级 ， 另一些则认为， 当 尺寸大于油膜厚度 的颗粒经过接触区时， 容易 很
良好润滑是轴承正常工作 的一个重要条件。
擦生热产生的烧伤。擦伤与较大颗粒（０ ） １０ 有
关， 而较小颗粒（ — ０ｌ ） ５ ２ ｍ 可以通过接触 区， ｘ 产生 压痕 。 研究污染物造成轴承缺陷的检测和诊断方法 可概括为振动和声学测量法、 温度测量法、 磨损碎 屑分析法， 中振 动测量法得 到最广泛 的应 用。 其 Ｔｎｏ 和 Ｎ ｋ ｆ 曾对监测滚动轴承工况不 同的 ａｄｎ ａｒ ｊ ａ ｉ 振动和声学方法作 了详细介绍 ， 如时域 和频域 诸
收稿 １期 ：０７— ６— ０； 回１期 ：０７— ８— ３ ５ ２ ０ ０ ２ 修 ５ ２ ０ ０ ０ １ １
上测量径向振动。试验 中， 一套混合系统将污染 颗粒分散加入油池中。图 ２是一套新轴承沟道 和 球的显微照片。测量 的内、 外沟道和球 的表 面粗
糙度 值分别为 ００ ，．８ ０ ０ ｍ ．６０ ０ 和 ． １ｘ 。 Ｉ
（ 西北工业大 学 人文与政法 学院 ， 西安 ７０７ ） １１２ ３
摘要： 润滑剂中固体夹杂物所致的表面损伤 已经成 为轴承失效 的主要原因。介 绍 了试验及 检测方法。分析 了 清 洁油及污染油 中试验时轴承 的振动、 轴承磨损和污染颗粒大小对振 动的影响等 ， 并提出了防止润滑剂污染 的 措施 。 关键词 ： 滚动轴承 ； 润滑剂 ； 固体夹 杂物 ； 颗粒尺寸 ； 振动 ； 磨损 中图分类号 ：Ｈ１３ ３ ；Ｇ ０ Ｔ ３ ．３Ｔ ８ ６ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： ０ ３ ６ （ ０ ８ ０ — ０ ０— ４ １ ０— ７ ２ ２ ０ ） １ ０ ５ ０ ０
水中杂质对水润滑轴承性能的影响
水中杂质对水润滑轴承性能的影响【摘要】杂质颗粒混入到润滑介质中会对水润滑滑动轴承承载能力产生一定的影响。
根据多相流数值计算理论，利用湍流模型，选用欧拉-拉格朗日方法计算讨论了在水中杂质颗粒含量以及杂质颗粒直径对水润滑轴承承载能力的影响程度。
结果表明，水中的杂质颗粒在一定含量范围内会提高水润滑轴承的承载能力，水润滑膜压力分布规律基本不受水中杂质颗粒含量变化的影响；在杂质颗粒直径小于水润滑膜最小膜厚的情况下，水中杂质颗粒直径的变化对水润滑滑动轴承承载能力的影响程度很小。
【关键词】杂质颗粒；水润滑滑动轴承；承载能力在自然环境日趋遭受严重污染的现状下，由于水润滑技术具有无污染、摩擦因数低、经济节约等特殊优点，世界各国对水润滑技术进行了大量的应用研究与产品开发。
最近十年来随着新型材料的发展和加工技术的进步，克服了在早期水润滑轴承中存在的诸如易腐蚀、易磨损、泄漏大、效率低等缺点，水润滑轴承开始广泛地进入食品、造纸、纺织、医疗、消防、冶金、采矿、原子能动力厂、海洋开发等工业应用领域。
滑动轴承在工作工程中常会出现一些微小杂质颗粒混入润滑介质而形成液固两相流润滑，这一现象在实际应用中往往是不可避免。
这种液固两相流润滑对水润滑滑动轴承承载能力这一重要设计指标会产生一定的影响，因此，对这一领域进行研究是十分必要的。
本文作者根据多相流数值计算理论，分析杂质的含量以及颗粒直径对水润滑滑动轴承压力场分布以及承载能力的影响。
1.润滑介质中杂质的来源1.1 润滑系统中存在的潜伏杂质机械零件在铸造、机加工、清洗、装配、包装运输过程中都会残留微量的型砂、切屑、毛刺、淬火盐、灰尘、锈斑等，一些大型的润滑系统元件，如水箱等均含有此类杂质；在润滑系统的组装过程中也会产生一些杂质，如磨屑、铁锈、焊渣等，甚至在管接头拧紧的过程中也会产生一些颗粒污染物。
在机械系统尚末运行之前，这些杂质就已经潜伏在润滑系统中。
1.2 从系统外部侵入的杂质在机器的使用管理与维修、更换元件时，杂质也会侵入系统。
润滑油黏度对液体静压导轨性能的影响-中国机械工程
( , 降低至3 承 载 能 力㊁ 静 刚 度㊁ 固 有 频 率 恒 定 不 变, 调整时间由 VG 2 2, 6 0℃ ) 3 . 9 3W ( VG 1 0 0, 1 0℃ ) , / 缩短至0 动刚度由1 增大至 2 9 . 8 4 s( VG 2 2, 6 0℃ ) . 4 6μ s( VG 1 0 0, 1 0℃ ) 7 3 k N m ( VG 2 2, 6 0℃ ) μ μ / ㊂ 因此 , 增大润滑油 的 动 力 黏 度 , 能 降 低 导 轨 系 统 的 功 率 损 失, 静态性能 1 03 6 9 k N m( VG 1 0 0, 1 0℃ ) μ 不受其影响 , 动态性能大大提高 ㊂ 中图分类号 : TH 1 3 7 关键词 : 液体静压导轨 ; 线性化数学模型 ; 功率损失 ; 承载能力 ; 动刚度 : / D O I 1 0. 3 9 6 9 . i s s n . 1 0 0 4-1 3 2 X. 2 0 1 3. 2 1. 0 0 2 j
I n f l u e n c eo fH d r a u l i cO i lV i s c o s i t nC h a r a c t e r i s t i c so fL i u i dH d r o s t a t i cS l i d e y yo q y Z h a oJ i a n h u a G a oD i a n r o n g , , , Y a n s h a nU n i v e r s i t Q i n h u a n d a o H e b e i 0 6 6 0 0 4 y g : , A b s t r a c t I no r d e r t o i m r o v e t h e c h a r a c t e r i s t i c so f a l i u i dh d r o s t a t i c s l i d e t h e i n f l u e n c e so f t h e p q y v i s c o s i t f f i v ed i f f e r e n tg r a d e so fh d r a u l i co i lo nt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es l i d es s t e mw e r ea n a yo y y , , l z e dq u a n t i t a t i v e l . F i r s t b a s e do nt h ep r a c t i c a lw o r k i n o n d i t i o n s t h e i n i t i a l d e s i np a r a m e t e r so f y y gc g t h eh d r o s t a t i c s l i d e s s t e ma n d t h ed n a m i cv i s c o s i t i e so f d i f f e r e n tb r a n d so f h d r a u l i co i l a t d i f f e r e n t y y y y t e m e r a t u r e sw e r ec a l c u l a t e d . T h e nb a s e do nf o r c eb a l a n c ee u a t i o na n df l o we u a t i o no f t h eh d r o p q q y , , s t a t i cs l i d e t h el i n e a r i z e dm a t h e m a t i c a lm o d e l so fp o w e rl o s s s t a t i cp e r f o r m a n c ea n dd n a m i cp e r y , , f o r m a n c eo f t h eh d r o s t a t i cs l i d ew e r ee s t a b l i s h e d .T o t a lp o w e rl o s s b e a r i n a a c i t s t a t i cs t i f f y gc p y , , , n e s s n a t u r a l f r e u e n c a d u s t i n t i m e d n a m i c s t i f f n e s sw e r e r e a r d e da s t h ek e e r f o r m a n c e i n d e q y j g y g yp , x e so f t h eh d r o s t a t i c s l i d e s s t e m. F i n a l l t h e i n f l u e n c e so f t h eh d r a u l i co i l v i s c o s i t n t h e c h a r a c y y y y yo t e r i s t i c so f u l t r a -p r e c i s i o nh d r o s t a t i c s l i d e s s t e mw e r e s i m u l a t e dw i t hMAT L A Bs o f t w a r e . T h e r e y y s u l t s i n d i c a t e t h a t a s t h eg r a d eo fh d r a u l i co i l i n c r e a s e s( VG 2 2→VG 1 0 0) a n dt h ew o r k i n e m e r a y gt p , , t u r ed e c r e a s e s( 6 0℃→1 0℃ ) t h ev i s c o s i t n c r e a s e sa c c o r d i n l a n dt h e nt h et o t a lp o w e rl o s sd e yi g y , , c r e a s e s f r o m5 0 7 . 5 8W ( VG 2 2, 6 0℃ ) t o3 3 . 9 3W ( VG 1 0 0, 1 0℃ ) t h eb e a r i n a a c i t t h es t a t i c gc p y ,t s t i f f n e s sa n dt h en a t u r a lf r e u e n c e m a i nc o n s t a n t h ea d u s t i n i m ed e c r e a s e sf r o m2 9 . 8 4 s q yr j gt μ ( ( , ) , / VG 2 2, 6 0℃ )t o0 . 4 6 s VG 1 0 0 1 0℃ a n dt h e d n a m i cs t i f f n e s si n c r e a s e sf r o m 1 7 3 k N m y μ μ ( / VG 2 2, 6 0℃ ) t o1 03 6 9 k N m( VG 1 0 0, 1 0℃ ) . S o i t i sb e s t t o i n c r e a s e t h ev i s c o s i t f h d r a u l i co i l yo y μ i no r d e r t od e c r e a s e t h ep o w e r l o s s a n d t o i m r o v e t h ed n a m i c c h a r a c t e r i s t i c so f h d r o s t a t i c s l i d e s s p y y y t e m, b u t t h es t a t i cc h a r a c t e r i s t i c sa r en o t a f f e c t e d . : ; ; ; ; K e w o r d s l i u i dh d r o s t a t i c s l i d e l i n e a r i z e dm a t h e m a t i c a lm o d e l o w e r l o s s b e a r i n a a c i t q y p gc p y y d n a m i cs t i f f n e s s y
杂质颗粒对油水两相润滑轧机油膜轴承弹流润滑的影响
杂质颗粒对油水两相润滑轧机油膜轴承弹流润滑的影响王涛;王优强;王建;范晓梦【摘要】The rolling mill oil film bearing as the research object in this paper is established oil-water two-phase flow of elastohydrodynamic lubrication model to analyze the effect of rust particles within lubrication elastohydrodynamic lubrication (EHL) of rolling mill oil film bearing The results show that rust particles contacting zone pressure is increased,the inlet zone pressure and the maximum pressure are changed little and the film thickness is decreased with presence of rust particles.With the increasing of rust particles size,the inlet zone pressure and particle contact zone pressure is increased,the maximum pressure and the film thickness is decreased.With the increasing of rust particles concentration,rust particles contacting zone pressure and the maximum pressure is increased,the inlet zone pressure and the film thickness is decreased.With the increasing of rust particles velocity,the inlet zone pressure and the maximum pressure is changed little,while the particle contact area pressure is increased and the film thickness is decreased.With the increasing of water content in the oil-water two-phase fluid,the inlet zone pressure is decreased,the maximum pressure,rust particle contact zone pressure and the film thickness is increased.%以轧机油膜轴承为研究对象,建立了油水两相流的弹流润滑模型,分析了润滑液中杂质颗粒对轧机油膜轴承润滑性能的影响.结果表明:存在杂质颗粒时,杂质颗粒接触区压力增大,入口区压力及最大压力变化不大,膜厚减小;随着杂质颗粒半径的增大,入口区压力增大,颗粒接触区压力增大,最大压力减小,膜厚减小;随着杂质颗粒浓度的增加,入口区压力减小,杂质颗粒接触区压力增大,最大压力增大,膜厚减小;随着杂质颗粒流速的增加,入口区压力及最大压力变化不大,而颗粒接触区域压力增大,膜厚减小;随着油水两相流体中含水量的增加,入口区压力减小,最大压力增大,杂质颗粒接触区压力增大,膜厚增大.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】5页(P40-44)【关键词】杂质颗粒;油水两相流;轧机油膜轴承;弹流润滑【作者】王涛;王优强;王建;范晓梦【作者单位】青岛理工大学机械工程学院,山东青岛266520;青岛理工大学机械工程学院,山东青岛266520;青岛理工大学机械工程学院,山东青岛266520;青岛理工大学机械工程学院,山东青岛266520【正文语种】中文【中图分类】TH16轧机油膜轴承属于一种滑动轴承，通常应用于轧钢机械的传动设备中，由于轧制过程中经常遭受高速重载、载荷突变和冲击振动等恶劣工况，因此轧机油膜轴承会出现密封失效等故障[1]，引发润滑油中混入冷却水及其它的杂质颗粒，对其润滑性能产生不利的影响[2]。
固体颗粒分布对轴承润滑的影响
固体颗粒分布对轴承润滑的影响李娜娜;韩海燕;曹凡【摘要】基于格子-波兹曼方法(LBM)理论,分析含固体颗粒的轴承润滑问题.通过建立润滑油的理论离散模型,分析固体颗粒分布对于油膜压力、润滑油流速的影响.分析结果表明:在油膜厚度方向分布的固体颗粒越多,颗粒的分布形式对润滑油流动的阻碍能力越强,则其对于油膜压力及油膜流动的影响也越大;当分布形式相同时,固体颗粒个数越多对油膜压力的影响越大;即润滑油中所含固体颗粒浓度越大,对润滑的影响程度也越大;无论分布形式如何,固体颗粒对于离颗粒较远的下游区域的速度影响较小.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2018(043)008【总页数】4页(P32-35)【关键词】固体颗粒;格子波兹曼;润滑;油膜压力【作者】李娜娜;韩海燕;曹凡【作者单位】西安交通大学城市学院机械系陕西西安710018;西安交通大学城市学院机械系陕西西安710018;西安交通大学城市学院机械系陕西西安710018【正文语种】中文【中图分类】TH117.2由于轴承使用环境、密封不良、润滑油不纯净等因素影响，轴承的润滑系统会进入固体污染颗粒。
这些固体颗粒中必然有一些小于油膜厚度的颗粒悬浮于润滑油中，影响轴承油膜承载能力[1]。
本文作者拟采用LBM理论研究这些悬浮于润滑油中的固体颗粒对轴承润滑的影响。
20世纪80年代中期，很多学者应用格子Boltzmann方法(LBM)进行了流场分析计算。
LBM是由Lattice gas automata(LGA)发展起来的，但改进了LGA的不足之处，因此，LBM理论基础应用较为广泛。
连续介质模型一般采用传统的流场分析方法，而在微观领域，采用LBM理论，其基础是将分子运动论和统计力学相结合，将无规则的、多变的宏观现象用有规则的微观粒子运动代替。
LBM在流体力学方面的研究已经较成熟，且应用广泛[2-4]，而LBM应用在润滑问题的研究方面还相对较少。
韩海燕等[5]对采用LBM求解润滑问题进行了初步探讨。
纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用
纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用纳米颗粒是指具有纳米级尺寸的固体颗粒，其尺寸通常在1到100纳米之间。
由于其小尺寸和特殊性质，纳米颗粒在润滑油脂中有着广泛的应用。
首先，纳米颗粒可以用作润滑油脂的增稠剂。
传统的润滑油脂增稠剂往往会导致黏度增加，从而降低润滑效果。
而纳米颗粒作为增稠剂，则可以在极低的添加量下提高润滑油脂的黏度，保持较低的摩擦系数和较高的润滑性能。
纳米颗粒的小尺寸和表面活性也使其能够有效地分散在润滑油脂中，确保其均匀分布。
其次，纳米颗粒还可以用作润滑油脂的抗磨剂和极压剂。
纳米颗粒具有较大的比表面积和高表面能量，能够在摩擦表面形成一层保护膜，减少金属之间的直接接触和磨损。
此外，纳米颗粒还可以填充金属表面微小的凸起，形成光滑的摩擦表面，降低摩擦系数和磨损。
此外，纳米颗粒还可以用于改善润滑油脂的抗氧化性能和耐高温性能。
纳米颗粒具有高的化学稳定性和热稳定性，可以增强润滑油脂的抗氧化能力，延长其使用寿命。
同时，纳米颗粒的小尺寸和高比表面积也使其能够有效地降低润滑油脂的挥发性和蒸发损失，在高温环境下保持较稳定的性能。
总之，纳米颗粒在润滑油脂中的应用具有诸多优势，包括增稠剂、抗磨剂、极压剂、抗氧化剂和耐高温剂等方面。
随着纳米科技的不断发展和润滑技术的不断改进，纳米颗粒在润滑油脂中的应用前景将更加广阔。
此外，纳米颗粒还可以利用其特殊的表面性质和独特的生物活性，为润滑油脂赋予新的功能。
例如，纳米颗粒可以具有自修复能力，能够填补润滑油脂中的微小裂缝和孔隙，提高其密封性和润滑效果。
纳米颗粒还可以改善润滑油脂的乳化性能，使其能够在水和油之间形成更稳定的乳液，应用于润滑油脂乳化液中。
另外，纳米颗粒还可以通过控制其形状和表面功能化处理，用于润滑油脂中的荧光标记和追踪。
纳米颗粒具有独特的光学性质和信号发射能力，可以作为标记物在润滑油脂中进行追踪和监测。
这为润滑油脂的使用和维护提供了新的手段和方法。
需要注意的是，在纳米颗粒应用于润滑油脂中时，应仔细考虑其对环境的影响和可能的生态风险。
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润滑油中固体颗粒对液体静压滑动轴承油膜承载能力的影响刘乾;朱禹川;万占鸿;肖卿鹤【摘要】基于固液两相流理论,研究在润滑油中悬浮颗粒和空穴现象同时作用下,静压滑动轴承油膜的承载能力变化,得到油膜在固体颗粒和空穴现象作用下的压力分布,并分析颗粒含量与气体溶解率变化对单油孔以及双油孔供油时低速重载滑动轴承油膜承载能力的影响.计算结果表明,增加润滑油中固体颗粒的含量可以提高油膜承载能力,在一定固体颗粒含量下,增加固体颗粒直径也可以提高油膜承载能力,但需同时考虑固体颗粒对流动稳定性的影响;在控制空穴饱和压力一定的情况下,油膜压力场随气体容积率变化很小.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2016(041)011【总页数】6页(P83-88)【关键词】悬浮颗粒;两相流;滑动轴承;承载能力【作者】刘乾;朱禹川;万占鸿;肖卿鹤【作者单位】辽宁科技大学工程训练中心辽宁鞍山114001;辽宁科技大学工程训练中心辽宁鞍山114001;浙江大学船舶与海洋结构物研究所浙江杭州310058;辽宁科技大学工程训练中心辽宁鞍山114001【正文语种】中文【中图分类】TH117.2;TH133.3轴承是各种机械设备中的重要零部件之一。
根据轴承的摩擦性质不同，可把轴承分为滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)和滚动摩擦轴承(简称滚动轴承)两大类。
滚动轴承由于摩擦因数小、启动阻力小、维护方便等特点，得到了广泛的应用。
而滑动轴承作为轴承零件的另一大种类，由于它独有的一些优点，使它在很多不适合滚动轴承的场合中发挥着巨大的作用[1]。
滑动轴承的类型有很多，根据其承载的机制不同可分为动压滑动轴承和静压滑动轴承。
大多数机械设计教材都对动压滑动轴承进行了较为细致的描述和研究，这里就不在详述。
而相对于动压滑动轴承，静压滑动轴承不必受到形成动压油膜条件的限制，即使在相对速度低，不易形成动压油膜的情况下也可以达到较好的润滑效果，从而延长轴承的使用寿命。
然而对静压轴承的理论研究却较为缺乏。
液体静压轴承是借助于轴瓦和轴颈间的液体静压力来支撑载荷的滑动轴承[2]。
所以润滑油的性质将决定轴承的承载能力。
近些年来，在润滑剂的生产中，为了改善基础油的润滑性能，往往加入各种固体悬浮添加剂[3]。
另外，在实际工作中，颗粒沉积物、摩擦磨损产生的碎屑也可能混入润滑剂。
由于添加剂和固体颗粒的加入，润滑剂已由只存在空穴现象的两相流体系变成一个液-固-气三相流体系。
目前对含悬浮固粒的混合层[4]、边界层[5]、旋转圆射流[6]等稳定性研究表明，依据固体颗粒自身的物理特性和运动条件不同，悬浮固粒的加入对流场的稳定性存在或多或少的影响，而固体颗粒对滑动轴承油膜承载能力的影响，还未见诸文献。
润滑油的品质决定了滑动轴承承载能力的大小、运行稳定性的好坏，因此研究润滑油添加剂对滑动轴承的影响显得尤为重要。
因此，本文作者耦合颗粒影响，对固-液-气三相润滑油膜承载能力进行研究。
由于静压滑动轴承润滑的润滑方式可分为厚膜润滑和薄膜润滑。
厚膜润滑以流体自身承受全部载荷并且实现运动表面的完全隔离为标志，其性能取决于润滑膜的流体力学行为。
因此本文作者着重研究厚膜润滑状态下的液体静压滑动轴承，而且两圆筒之间的流体流动是滑动轴承厚膜润滑流动合适的简化模型。
所以研究两圆筒间黏性不可压缩流体稳定性就等同于对液体静压滑动轴承油膜流动稳定性的研究。
考虑到固体颗粒对圆筒间流场流动稳定性的影响较为明显[7]，因此将润滑油中液相的连续方程和动量方程与固体颗粒相的连续方程和动量方程联立[8]，求出转捩系数和各个系数之间的关系。
液相连续方程和动量方程：颗粒相连续方程和动量方程：将式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)、(2a)、(2b)、(2c)、(2d)量纲一化整理[9]为式中：A为颗粒相质量分数；φ为颗粒直径；k为轴向波数；m为径向波数；ε为颗粒相与液相的比值；η两圆筒的半径比；σ为放大因子。
通过数值计算得出微粒质量分数与液体流动稳定性的关系，如图1所示。
可见，颗粒质量分数越大，液体的关于扰动的放大因子越大，液体在受到扰动时，更加容易进入到不稳定状态；在其他条件相同的情况下，随着悬浮颗粒的半径增大，流体的流动稳定性也越差。
(1)模型选择，选择轴颈1 m，转速为20 r/min，油的动力学黏度为0.027 931 Pa·s，密度为900 kg/m3。
(2)利用流体分析前处理软件建立油膜结构化网格模型，并且网格质量较高不会影响数值计算。
(3)将油膜网格模型导入流体分析软件中，固体颗粒密度为2 000 kg/m3，空穴压力设为7 550 Pa，静压轴承进油孔总压力为2 MPa，进行数值计算。
3.1 不同轴承间隙下润滑油中固体颗粒对承载能力的影响对不同轴承间隙下的油膜承载能力进行了计算，图2所示为单进油口静压滑动轴承在颗粒质量分数为0.000 1%的情况下的压力分布图。
可见，改变轴承间隙会便轴承的承载区域和承载力有较大的变化。
轴承间隙较小时滑动轴承的油膜可承受较大压力的区域分布比较广泛，而轴承间隙较大时油膜可承受较大压力的油膜分布比较少，具体的数值变化如图3所示。
可以看出，当轴承间隙增大以后，不同的颗粒含量下轴承承载能力均有所下降，只有在颗粒质量分数为0时表现为上下波动的曲线，但这种情况在实际生产中是不能出现的，因此不做过多的讨论。
所以从图3中可得出，滑动轴承随轴承间隙变大承载能力逐渐减小。
3.2 不同供油方式下颗粒含量对油膜压力场的影响对不同颗粒质量分数下油膜压力场分布进行了模拟研究，结果如图4所示。
可以看出，改变颗粒质量分数对压力场的影响很小。
为进一步研究颗粒质量分数对压力场的影响，通过改变供油方式，采用上下双油孔供油方式，研究了压力场随颗粒质量分数的变化，结果如图5所示；通过改变轴承间隙，将轴承间隙由原来的1 mm增大至5 mm，研究了颗粒质量分数对压力分布的影响，结果如图6所示。
可见，不同供油方式下压力场随颗粒质量分数的改变较小，轴承间隙增大时颗粒质量分数对油膜的压力分布影响依然很小。
董岑华等[10]也对滑动轴承承载能力受固体颗粒的影响进行了研究，他们认为润滑油中颗粒含量越大，轴承承载能力越高，但是颗粒的含量对润滑油整体的压力分布不会造成很大的影响。
这与本文作者研究得到的结果一致。
3.3 颗粒含量对承载能力的影响董岑华等[10]对颗粒含量与滑动轴承承载能力之间的关系进行了定性的判断，本文作者以单油孔低速重载的轴颈1 mm的滑动轴承为例，对颗粒含量与滑动轴承承载能力之间的关系进行了定量的研究，结果如图7所示。
由于实际生产中润滑油中含有的颗粒质量分数一般在0～10%之间，为了进一步探索颗粒质量分数对油膜承载能力的影响，将颗粒质量分数限定在0～30%之间，从而可以更大的颗粒含量范围内了解颗粒对润滑油油膜承载能力的影响。
从图7可以看出，承载能力随颗粒质量分数增加而增大，但不是一个简单的正比关系，而存在着较小的波动。
3.4 空穴气体对轴承压力场的影响一般认为油膜空穴现象产生的原因有2种：一种是润滑油中本来溶解有周围环境的气体，当压力降至大气压以下，溶解度也随之降低，于是气体逃逸出来形成了气穴；另一种是压力降至油的液态和气态共存的饱和压力时，一部分油发生相变，成为油蒸汽，因而形成了气穴。
而在通常的轴承运转温度下，油的饱和压力比大气压低很多，但油膜破裂现象却在压力稍小于大气压时就发生了，所以轴承中油膜破裂的现象一般属于前一种情形[11]。
上述分析表明，空穴现象对轴承的正常工作有着较大的影响，因此在进行数值模拟时必须考虑空穴现象。
本文作者分析了空穴现象对轴承压力场的影响，结果如图8所示。
可见，润滑油中溶解少量饱和气体对压力场的影响比较小。
3.5 颗粒直径对油膜承载能力的影响固体颗粒的存在对润滑油的承载能力有着一定的影响，为了进一步了解固体颗粒直径对润滑油膜承载能力的影响，通过大量的模拟实验，得到如图9所示的结果。
可见，颗粒直径越大，油膜的承载能力越高；但在文中选取的模型条件下，颗粒直径大于0.075 mm以后，颗粒直径对承载能力的影响逐渐减弱。
考虑到直径变化对流动稳定性的影响，润滑油添加剂中微粒的直径应限定在一定的范围内。
(1)固体颗粒在润滑油中的含量越高润滑油膜的承载能力越大；润滑油在保持一定饱和压力和较低的气体溶解率时，油膜压力场受到空穴现象的影响较小，但如果润滑油溶解较多的气体，压力场便会有较大的变化。
(2)润滑油中固体颗粒的含量一定时，固体颗粒直径增大也可以增大油膜的承载能力。
但是颗粒含量与直径的增加都会使流体流动稳定性降低，因此润滑油添加剂的颗粒含量和直径应限定在一定的范围内，从而在提高承载能力的同时保证流体的运行稳定性。
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