8、流量对抽空式可倾瓦径向轴承性能的影响：瓦块承载与瓦间承载配置对比

流量对抽空式可倾瓦径向轴承性能的影响：瓦块承载与瓦间承载配置对比

1. 引言

现代可倾瓦径向轴承（TPJBs）的运行要求在降低流量的同时，将瓦块温度控制在巴氏合金材料的安全范围内（低于130°C）。降低流量可减少拖动功率损失，提高机械效率，还能使用更小的泵送设备和储存罐。然而，过低的流量可能导致亚同步轴振动（SSV Hash），且长期运行的可靠性存疑。

此前有研究对降低流量对TPJBs性能的影响进行了量化实验。实验中使用了五瓦和四瓦轴承，分为带端部密封的全液润滑型和无端部密封的抽空型，载荷施加方式有瓦块承载（LOP）和瓦间承载（LBP）两种。实验在6 krpm和12 krpm两种轴速下进行，单位载荷范围为345 kPa至2.07 MPa，供应油流量（Q）从1.5倍标称流量（Qs）到1/4 Qs不等。实验测量了轴承的偏心距、姿态角、瓦块下游温度、油出口温度、拖动功率损失以及力系数等参数。

实验结果表明，当Q < Qs时，拖动功率损失适度降低，但瓦块表面下温度会升高。过低的Q和较大的载荷会使瓦块温度接近巴氏合金的安全极限。一般来说，TPJBs的直接刚度（Kyy > Kxx）和阻尼（Cyy ~ Cxx）系数随单位载荷和轴速增加而增大。流量降低至1/2 Qs时，对轴承力系数影响不大，但当Q接近1/4 Qs及更低时，刚度和阻尼系数会急剧下降。LOP轴承在Q << Qs时，Kxx和Cxx趋近于0，性能最差，在极端缺油和低载荷条件下会出现SSV Hash。

2. 测试装置和轴承描述

2.1 测试装置

测试装置用于评估流体动压轴承的静态和动态力。一个40kW的空气涡轮驱动一个实心刚性转子，转子由高精度滚动