水潤滑軸承顧名思義是以水作為潤滑介質(zhì)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(fā)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(fā)動機主軸等；低速、重載下，主要用于堤壩、水閘、水輪發(fā)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(tǒng)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(huán)境，據(jù)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(huán)境。因此，各個國家也出臺相關規(guī)定，我國現(xiàn)行標準規(guī)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(guī)定，禁止艉軸軸承以油潤滑的船舶在密西西比河等內(nèi)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(tài)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(zhì)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(shù)低等優(yōu)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(tài)，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(shù)。

水潤滑軸承的優(yōu)點：

1）使用成本低；2）環(huán)境友好；3）易維護保養(yǎng)。

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(huán)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(shù)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(chǎn)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(jù)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(nèi)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(nèi)側挖出偶數(shù)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)企業(yè)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(fā)展

水潤滑軸承雖然具有結構簡單，易加工，高速工況下發(fā)熱量小、清潔無污染等優(yōu)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(yè)上的系統(tǒng)理論；基于各類材質(zhì)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(huán)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(chǎn)效率，節(jié)約貴重有色金屬材料，經(jīng)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(fā)展。

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來源：軸承雜志社

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