【摘 要】
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粉末冶金含油轴承,由不同比例原材料粉末经混合后烧结而成,其内部拥有众多相互连通的微型孔隙,也被称为多孔质含油轴承。含油轴承历史悠久,随着粉末冶金技术的开创,经过不断改良设计一直沿用至今。因其具有良好的自润滑特性,且工作时振动小、噪音低,在家电产品领域应用十分广泛。本文根据企业的实际需求,基于理论分析与试验研究,设计了一种专门用于某风冷式冰箱风扇转轴的含油轴承。主要工作及成果如下:（1）选定Cu-S
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粉末冶金含油轴承,由不同比例原材料粉末经混合后烧结而成,其内部拥有众多相互连通的微型孔隙,也被称为多孔质含油轴承。含油轴承历史悠久,随着粉末冶金技术的开创,经过不断改良设计一直沿用至今。因其具有良好的自润滑特性,且工作时振动小、噪音低,在家电产品领域应用十分广泛。本文根据企业的实际需求,基于理论分析与试验研究,设计了一种专门用于某风冷式冰箱风扇转轴的含油轴承。主要工作及成果如下:（1）选定Cu-Sn粉末作为加工轴承的原材料,根据风扇内部结构与工况约束,并结合含油轴承重要特性参数的设计经验,最终确定了风扇轴承（包含转轴）的具体结构及尺寸。对轴承的力学参数进行计算校核,其PV值及形变量均满足设计标准。针对前期轴承运行过程中出现的磨损严重问题,通过观察测量开展失效分析后确定了润滑油低温黏度选取不当是导致轴承快速失效的主要原因。（2）分析轴承质量变化的试验数据,验证了轴承处于流体润滑状态。研究轴承润滑油的温变特性,建立了轴承处于热平衡阶段稳态摩擦系数、稳态温升与稳态润滑油粘度的求解模型。分析了不同参数对轴承稳态摩擦学性能参数的影响,给出了提高轴承润滑性能的建议。将计算得到的温升值与试验值对比,验证了理论模型的合理性。基于MATLAB APP Designer开发了轴承设计校核与润滑参数计算的APP,方便工程师对轴承开展参数优化设计与综合性能评估。（3）结合轴承润滑理论与多孔介质流动特性,计算轴承油膜稳态层流时的油膜压力分布。在不同的轴承结构下,分析了不同因素对轴承最大油膜压力的影响,给出了提高轴承承载能力的设计方法。引入空化模型来计算油膜气泡分布,分析了偏心率对轴承油膜特性参数的影响,并得到轴承稳定运转的合适偏心率。（4）基于热膨胀原理,定量研究轴承尺寸参数对其温升泄漏特性参数的影响,给出了减小轴承温升泄漏的建议,研究了轴承的临界浸油率。针对轴承间歇式的工作特点,研究轴承润滑油生命周期内的温升泄漏规律,给出了验证轴承设计是否合理的方法。（5）研究了初始密封方案下轴承润滑油的压差泄漏率,提出增强轴承端部密封性的建议。设计了适合当前轴承的新型密封方案,通过测量轴承含油率的变化来间接得到轴承泄漏量,测量结果验证了新密封方案的可靠性。（6）通过试验观察轴承样品的微观结构,确定了轴承的孔隙大小并验证了元素组成。对轴承的物理性能参数进行测试,均满足设计标准。通过持续跟踪轴承温升的测量数据,验证了当前轴承设计上的合理可靠。根据轴承运转时润滑状态的变化规律,基于轴承试验数据,提出了预估轴承寿命的理论公式。以上工作均与含油轴承寿命试验同步进行,试验期间轴承运行状态良好,达到预期设计要求。本课题的研究可以给工程师设计含油轴承提供理论指导,加快轴承研发进程。
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