油膜轴承进油温度过高,最小油膜厚度会不够
动压油膜的厚度依赖油的黏度。进油过热使黏度在进入楔形间隙前就下降,最小油膜变薄,轴颈容易擦伤轴瓦。

油膜轴承靠轴颈旋转把润滑油带入收敛的楔形间隙,油在楔里产生压力,把轴颈托离轴瓦,两者之间留下一层最小油膜。油膜一旦薄到和表面微观起伏相当,局部金属就会碰上,轻则抹动合金,重则轴瓦发热抱轴。厚度够不够,取决于油能不能在这个楔里建立起压力。
油楔压力与油的黏度、转速、载荷和半径间隙有关。黏度越高,同样的转速越容易把油压起来;黏度下降,轴颈要更靠近轴瓦,偏心加大,最小油膜跟着变薄。润滑油的黏度对温度很敏感,温度上升不多,黏度就会明显变稀,这是进油温度影响油膜的直接途径。
进油温度先决定黏度
进油温度是油进入轴承楔形间隙之前的温度,它规定了参与形成油膜的那部分油有多稠。进油已经很热时,油还没有在轴瓦里受到摩擦加热,黏度就已经偏低。后面轴瓦里再生的热只会让油更稀,不会把已经偏稀的油重新变稠。所以最小油膜厚度在进油过热时先不够,而不是等出油升温后才突然不够。
油变稀以后,同一载荷下轴颈的偏心增大,最小间隙移向载荷方向的下游一侧。这个位置的油膜如果小于轴颈和轴瓦粗糙峰的高度之和,粗糙峰开始接触,合金表面出现沿旋转方向的轻度擦痕。擦痕初期很浅,往往还没有大面积烧熔,容易被当成杂质划伤。
粗糙峰一旦接触,摩擦热不再只来自油的内摩擦,而是来自金属直接摩擦,热量更大。油温继续升高,黏度再降,油膜更薄,接触更重,形成越转越热的过程。进油温度偏高的轴承,常常是在载荷并没有增加的情况下进入这个过程的,因为起点黏度就已经不足。
用温差把它和其他原因分开
进油过热时,进油和出油的温差不一定很大。油进轴承时已经热,能再吸收的热量有限,而且一部分擦伤热直接进了轴瓦和轴颈。只看到轴承座烫,不记录进口油温,就会把冷却器上游的问题和轴承内部摩擦混在一起。进口油温高、温差却平平,应先查进油,而不是先加负载裕量。
载荷过大同样会使最小油膜变薄,但进油温度可以保持正常。载荷大时摩擦功大,油流带走的热量多,出油温度升得高,温差明显。轴瓦擦伤集中在载荷区,面积较宽。若进口油温正常而温差异常大,原因在载荷、对中或油量,不在进油温度。
转速过低时油楔来不及建立,油膜也会薄。此时油如果是凉的,黏度并不低,擦伤多发生在启动和长时间爬行阶段,轴瓦的接触区比较干。进油过热造成的擦伤发生在正常转速下,油是充足的,只是偏稀,擦痕上往往还有油膜挤过的痕迹,而不是全程干摩擦的拉毛。
间隙过大或所选油品在正常温度下就偏稀,效果和进油过热相似,都是油楔偏软。差别在于测到的进油温度并不高。间隙大时泄油多,温差反而可能偏小,轴颈振动和偏心率都大。油品过稀要对照工作温度下的黏度,而不是只看油桶上的牌号名称。这两项都正常、唯独进口油温高,才能把油膜变薄归到进油温度。
供油量不足时出油温度很高,轴瓦局部发干甚至发黑,进油温度却可以是正常的。进油过热而流量足够时,热油仍然充满间隙,擦伤是周向的轻度抹动,油槽下游没有明显的干区。检查流量和进口温度要同时进行,少了任何一项,最小油膜不够的原因就会判错。
冷却器结垢、冷却水量不足或油箱加热未关,都会把进油温度抬高。温度测点应放在轴承入口附近,不能只看油箱。油箱热而入口已经被冷却时,进入楔形间隙的黏度仍然够用;入口热才说明最小油膜会受影响。把入口温度降下来之后,若擦伤不再发展,就可以确认此前油膜变薄是进油过热造成的。入口温度没有降就去加大间隙,泄油变多,最小油膜却更薄。冷却器到轴承之间的管道若再经过热源,油会在路上被重新加热,只调冷却器并不能保证进瓦时的黏度。轴颈表面若已经拉毛,同样的进油温度比光洁轴颈更容易擦到轴瓦,因为粗糙峰更高,需要的最小油膜更厚。把入口油温降到正常范围后,载荷区擦痕不再扩展,油膜厚度与进油温度的关系才算被证实。