泵用电机水润滑轴承选择与应用思路

泵用电机水润滑轴承选择与应用思路

摘要：本文以水润滑轴承的使用情况出发，分析水润滑动压滑动轴承润滑的

原理和特征，将泵用电机作为研究对象，分析水润滑轴承和概念结构、使用范围

和材料特点，合理选择水润滑轴承以及材料，保障其作用得以充分发挥。

关键词：泵用电机；水润滑；轴承；选择

前言：在旋转机械中，也就是燃气水轮机组、离心水处理装置、压缩机、水

泵中，轴承是很重要的部件。工程技术员，一直表现出对其润滑性、摩擦副作用、材料选择极高重视。按照摩擦机理和工作形式，轴承包括滑动轴承与滚动轴承，

相较于滚动轴承，滑动轴承承载力更突出，有着更加简单的结构，工作中十分可靠。工程领域中能够广泛看到水润滑轴承，比如旋转机械、核电、船舶以及汽车。滑动轴承大多为脂润滑、油润滑，虽然能够提高轴承的承载力，可是因为机构比

较复杂，故往往会增加成本。水本身特点决定了其实环保性的润滑介质，成本低、维护简单，得到了全社会的注意。本次将展开泵用电机轴承水润滑轴承结构研究，分析结构、使用环境、机理和材料选择办法。

一、工作机理

作为动压润滑的水润滑轴承，最初于1883年被发现，当时的Tower进行火

车轮轴轴系滑动轴承试验中发现了流体动压。之后雷诺于1886年依靠该理论，

创建Reynolds方程，成为了动压润滑理论基础。动压过程与理论的描述是，被

润滑介质变成两个部分的相对运动其表面速度看起来就跟收敛楔一样，为了让流

量能够连续，就得在两个相对运动的表面，形成压力分布，该原理便是动压润滑

基本原理。工作期间，其原理是一样的，不会有更多变化[1]。

二、电机水润滑轴承的使用与结构

通常情况下水润滑大多用在安全性高、清洁要求高的无泄漏地点。核电站的

水泵，一般是主循环水泵，其结构与使用环境接下来将会介绍。

EMD这个公司设计的第三代压水冷却循环泵，靠的是泵体与电机组合，泵在

下面，电机在上面。考虑到核电站对于介质安全性和清洁性要求，最终决定使用

水泵输送一样的介质，应用润滑电机轴承介质，故最终方案是，水润滑轴承。

从操作中的物体可以看到，泵用电机，其轴承包括两种形式。一种是承受工

作在荷载止推轴承，另外一种是承受径向载荷限位作用导轴承[2]。

水泵电机的止推瓦，其结构如同水泥桶一样，其构成是压板、瓦支座、止推

轴承座、轴系轴径、推力盘和止推瓦块。推理与止推瓦快二者共同工作摩擦副，

靠着止推瓦固定，然后在下面安装圆形的球窝，配合与接触瓦支座，就能自适应

调整承载中心。

二、选择轴瓦材料

如今，在选择水润滑轴承材料的时候，可供参考的对象包括金属，这里的金

属说的是高强度合金，以及塑料、橡胶、石墨和陶瓷。在材料选择中，一定要考

虑在什么情况和环境中使用。因为每一种材料摩擦副材料的性质都是不一样的，

有着如下特点：

首先要介绍的是金属材料。水润滑轴瓦金属材料的选择，考虑对象一般是镍

基合金、巴氏合金等。主要考虑的是轴瓦对磨付，这里的零件说的是轴承套、推

力盘。在水润滑当中，没有很好的抗氧化效果，使用轴瓦会受到许多限制[3]。

其次是水润滑中的橡胶材料选择。橡胶材料有着很好的弹性，性质十分出众。高强度、高荷载工况下，因为这种材料有着很好的变形能力、恢复能力，故能够

让轴系变得足够稳定。除此之外，这种材料的适应性、过滤性也比较突出，可以

有效解决大颗粒杂质问题。虽然这种材料有着大量优点，但并不意味着其就没有

缺点。这种材料最大的问题是耐热性差、承载力有限，在重载环境中没有很好的

使用效果。塑料水润滑轴承，功能强大，有着广泛的使用范围，比如聚四氟乙烯、尼龙、呋喃树脂、酚醛树脂，以上种种材料，润滑性非常好，并且有着出色的耐

磨能力，摩擦副摩擦系数比较小。种种材料最大的问题在于没有足够的热稳定性、耐热性比较差。在温度上升到一定水平以后，这种材料的机械性会不断降低，也

就是说，这种材料很容易出现老化情况。

此外是陶瓷材料。众所周知，陶瓷材料耐磨性十分的出众，并且有着出色的硬度，高强度的整体素质，耐温、耐腐蚀，在氧化环境中，可以有效应对环境影

响。目前最常用的陶瓷材料是Al

2O

3、

SiC这几种陶瓷材料。陶瓷材料高强度、硬度

好，大大提高了材料的脆性，故没有办法应对高强度冲击。整机装配中，陶瓷轴

承很怕应力，应力问题十分敏感，对装配的精度提出了极高的要求。在同等环境下，没有很好的成品率，容易出现装配应力痕和冲失效、脆性断裂情况。正因如此，在使用中才会受到许多限制。

最后是水润轴承瓦对于石墨材料的使用。事实上，这种材料有着最广泛的使用，各种各样的种类，极大的提高了使用效果。石墨低摩擦系数、润滑性十分突

出[3]。石墨导热性也非常出色，还能耐辐射，导电性良好。不过这种材料的耐磨

性有限、硬度不足。对于上述缺点，部分厂家选择的处理办法是改善材料的烧结

工艺。

本次研究的对象，其水泵电机在选择材料时候，用也是石墨轴承。在选择轴承、磨副材料时候，一定要考虑轴系工作情况、润滑条件、润滑介质、承载情况。通过合理的筛选，确定可行的选择方案。

四、泵用电机对水润滑轴承的使用经验分析

水润滑轴承的结构是非常简单的，对其部件和周边装置进行了简化，在稀油

润滑轴承中的使用，效果很好。上个世纪的苏联，便已经积极推广和使用轮浆水

轮机，其安装了380毫米大小的水润滑橡胶导轴承。自从对稀油润滑轴承进行了

成功的改造，便因为其结构简单、环保优势获得全面推广使用。同归对比稀油润

滑巴氏合金轴承与水润滑橡胶轴承，不难发现，使用水润滑橡胶轴承，转动油盆

的取消，能够让轴承更接近转轮，此时的悬臂伸长度得到了很好的控制，运行变

得更加稳定。在稀油润滑巴氏合金轴承中包括很多零部件，有着比较大的重量。

水润滑橡胶轴承没有很多的零件，重量不大，可以节省加工工时。另外，还能节

省油清理和润滑油，减少再生处理耗费问题，不会出现河流污染情况。

当前很多泵用电机都在积极使用水润滑橡胶轴承，其运行质量好、摩擦系数低、耐磨性显著，一般都能用17到20年。目前国际上关于水润滑橡胶轴承的研