织构型水润滑推力轴承软弹流润滑分析及多目标协同优化

作者：王玉君; 李强^*; 张硕; 许伟伟; 唐心昊; 王振波

来源：表面技术, 2021, 50(05): 141-151.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.05.015

• 推力轴承
• 水润滑
• 表面织构
• 软弹流润滑
• 协同优化

目的提高以水作为润滑介质的织构型非金属推力轴承的润滑性能,为水润滑推力轴承的优化设计提供参考。方法基于计算流体力学方法建立织构型水润滑推力轴承的流体动压润滑模型,采用双向流固耦合方法计算润滑流场与材料变形之间的相互作用。随后,以承载力最高和摩擦力最低为目标,采用响应曲面与非支配排序遗传算法相结合的多目标协同优化方法,对4种非金属材料的织构型推力轴承进行优化。结果随着轴承材料弹性模量的降低,轴承内最高压力值逐渐降低,最大变形逐渐增加,且最优织构覆盖率值逐渐减小。当织构覆盖率为20%时,轴承材料对最优织构深度值无明显影响;当织构覆盖率增至40%及以上时,随着轴承材料弹性模量的降低,最优织构深度值逐渐增加。在同一轴承材料下,最优织构参数之间相互影响,随着织构覆盖率的增加,最优织构深度值逐渐增大。对于碳化硅陶瓷和尼龙等弹性模量较大的轴承材料,优化后,轴承内流体最高压力明显提升;对于超高分子量聚乙烯和赛龙等弹性模量较小的轴承材料,优化后,高压区面积明显增大。结论轴承材料对轴承润滑性能及最优织构参数均有明显影响,且最优织构参数间相互影响。经过对织构型水润滑推力轴承的多目标协同优化,轴承润滑性能明显改善。

• 单位
  中国石油大学（华东）