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水潤滑軸承顧名思義是以水作為潤滑介質的軸承。水潤滑軸承既有滾動軸承又有滑動軸承，通常我們所說的水潤滑軸承一般特指動壓滑動軸承。下面就主要針對水潤滑滑動軸承，介紹該類軸承的特點、結構、材料等的發展及應用情況。

1、水潤滑軸承的主要用途

水潤滑軸承應用非常廣泛。高速、輕載下，主要用作于水泵、船尾管和水輪發動機主軸等；低速、重載下，主要用于堤壩、水閘、水輪發電機導葉和閥等；中低速、中等載荷下，主要用于水處理機械、輸送設備、船用舵等。除此此外，還有其他各種應用，如美國研究的高速機床主軸、航天飛機等中采用水潤滑陶瓷靜壓軸承，以及水泵、液壓元件和船舶尾軸等都有應用。

水面船舶舵軸和艉部推進器所用水潤滑軸承

“蛟龍” 號推進器所用水潤滑軸承

2、為什么選用水潤滑軸承

因為傳統油潤滑的軸承（例如：錫青銅滑動軸承）需要設計復雜的密封結構，而且在使用過程中存在潤滑油流失和泄漏的情況，污染環境，據有關部門估算，每年船用軸承泄露的潤滑油高達幾百萬噸，嚴重影響人類生存環境。因此，各個國家也出臺相關規定，我國現行標準規定船舶艉軸密封的泄漏允許量為2~3 滴/min；美國政府還以法律形式明確規定，禁止艉軸軸承以油潤滑的船舶在密西西比河等內陸河流中航行。因此，水潤滑軸承從20世紀70、80年代后逐步開始推行。

3、水潤滑軸承的特點

Stribeck曲線將潤滑狀態劃分為三種主要類型：邊界潤滑(Boundary Lubrication)、混合潤滑(Mixed Lubrication)、流體潤滑(Hydrodynamic Lubrication)。水潤滑軸承的潤滑介質為水，水的黏度很低，僅為油的1/100~1/120，低黏度的潤滑劑具有摩擦阻力小，摩擦因數低等優點，但水膜的承載能力要比油膜低得多，很難形成流體動壓潤滑，一般認為只有在高速、輕載的適宜條件下才能形成流體潤滑。在啟動和停機運行速度有所變化的情況下，軸承往往處于邊界潤滑和干摩擦狀態，因此對水潤滑材料，要求能在邊界潤滑和干摩擦條件下安全運行，且具有低摩擦因數。

水潤滑軸承的優點：

1）使用成本低；2）環境友好；3）易維護保養。

缺點：1）由于水的沸點低，所以水潤滑軸承不能應用于高溫環境中。2）水尤其是海水的銹蝕作用較強，純水的導電性比普通潤滑油高得多，它能引起絕大多數金屬材料的電化學腐蝕和高分子材料的老化。3）水的汽化壓力高很容易產生氣蝕，使材料受到侵蝕。因此，水潤滑軸承的材料非常重要。

4、水潤滑軸承結構

水潤滑軸承依據流體動壓形成水膜，即依靠軸與軸承之間的高速相對運動，將摩擦表面間的水帶入楔形間隙內形成高壓水膜，從而將兩摩擦表面隔開，減少了軸承的摩擦磨損。水潤滑軸承的結構設計重點和難點在于軸承襯套的結構設計，目前普遍采用的軸套設計方式是在軸套內側挖出偶數條等距的軸向溝槽。目前普遍采用的板條結構形式有3種：凹面型、平面型和凸面型。另一種受到廣泛關注的是螺旋形槽。

直槽和螺旋形結構

實物圖

5、水潤滑軸承材料

水潤滑軸承材料的性能決定著軸承的工作性能和使用壽命，水潤滑軸承材料也在不斷的發展。使用的材料有：鐵梨木、樺木層壓板、夾布膠木（酚醛膠木）、金屬材料（青銅、巴氏合金等）、陶瓷（氮化硅、氧化鋯等復合材料）、石墨制品、工程塑料（包括改性橡膠和高分子材料等）。目前，從實際的應用來看，非金屬材料的應用前景更廣闊。

表1 常用水潤滑軸承材料的性能對比

表2 高性能材料的特性

6、水潤滑軸承主要供應商

民用船舶市場上主要的水潤滑軸承品牌為加拿大Thordon公司生產的“賽龍軸承”和英國TENMAT公司的FEROFRM系列耐磨軸承材料（俗稱飛龍），兩家公司占全球水潤滑軸承市場超過一半。Thordon公司和TENMAT公司的材料特性見上表。

德國Igus公司水潤滑軸承以iglidur H370型號為代表，其材料為加強纖維和固體潤滑脂，此軸承可承受較高的載荷，并具有抗腐蝕性。

瑞典特瑞堡(TRELLEBORG)公司的產品在水面船上已有大量成熟的應用，其具備船級社認證，型號為Orkot TLMM和TXMM。

國內企業有：長春安旨科技有限公司、廣州研理復合材料科技有限公司、鄭州星航耐磨材料科技有限公司等。

7、水潤滑軸承的發展

水潤滑軸承雖然具有結構簡單，易加工，高速工況下發熱量小、清潔無污染等優點，但同時也有承載能力低、摩擦磨損機理復雜、干摩擦和邊界摩擦嚴重等缺陷，還有待進一步的摸索，比如：理論方面，需要進一步完善滑動軸承的邊界潤滑和流體潤滑理論，填補非金屬材料在軸承工業上的系統理論；基于各類材質的高、低摩擦副水潤滑理論的建立；基于表面工程的水潤滑摩擦學機理研究等。在應用方面，水潤滑軸承將改變某些在惡劣環境中工作的機械機構，如泵、風機等，使這些機械結構在設計、制造、安裝維修上趨于簡單化，并能提高使用壽命和生產效率，節約貴重有色金屬材料，經濟效益明顯。隨著應用研究的不斷進步，相信水潤滑軸承的研究與應用會得到長足的發展。

參考文獻：

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來源：軸承雜志社

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