低粘度多介质三体接触软弹流润滑理论与实验研究

润滑油对江河湖海的污染已成为一个不可忽视的问题。发达国家竞相研究利用水等低粘度润滑剂来代替传统润滑油，其具有安全环保、节省能源等优点，有重要研究价值和应用前景。但水特别是污水属于多相流体，目前的润滑理论在低粘度多介质和软弹流方面尚有很多基础性研究工作要做。本项目以水润滑橡胶轴承为研究对象，重点研究软（藻）、硬（砂）颗粒在水润滑条件下的三体接触软弹流润滑模型与作用机理。建立低粘度多介质三体接触软弹流润滑理论的控制方程和求解方法。探讨变形迟滞、轴瓦形状、温度场以及水中含软、硬颗粒介质尺度等对大变形轴承润滑膜厚、水膜压力和承载能力的影响规律。针对水润滑橡胶轴承承载低、易烧伤等关键问题，设计水润滑动压橡胶轴承轴瓦结构，进行轴瓦形状、材料、水质、流量等对承载能力影响规律的实验研究。通过理论和实验完善低粘度多介质大变形轴承三体接触软弹流润滑理论，为水润滑大变形材料轴承的设计开发提供理论基础和技术保障。

润滑油对江河湖海的污染已成为一个不可忽视的问题。发达国家竞相研究利用水等低粘度润滑剂来代替传统润滑油，其具有安全环保、节省能源等优点，有重要研究价值和应用前景。但水特别是污水属于多相流体，目前的润滑理论在低粘度多介质和软弹流方面尚有很多基础性研究工作要做。本项目针对丁腈橡胶、超高分子量聚乙烯、工程塑料、赛龙、飞龙和陶瓷等非金属滑动轴承材料，进行了纯水、海水、乳化液、水基磁流体、颗粒流等低粘度多介质的流体润滑数值分析，建立了低粘度多介质三体接触软弹流润滑理论的控制方程和求解方法。为水润滑大变形非金属材料轴承的设计开发提供理论基础和技术保障。主要研究成果包括：（1）建立了低粘度多介质润滑大变形轴承的润滑模型，通过多重网格法数值计算与仿真和实验，得到了表面形貌、冲击载荷、轴承间隙、轴承转速、含沙量、颗粒尺寸和位置参数等对轴承和齿轮等摩擦副的润滑膜压力、膜厚和温度场的影响规律；（2）通过对海水润滑船舶尾轴承的有限元仿真分析，得到了不同板条和沟槽形状对海水润滑艉轴承力学性能影响规律，结果表明合理的沟槽数目与轴承几何尺寸有关，平面型板条比凸弧型和凹弧型板条力学性能更优。