牵引电机高速重载磁流体轴承润滑特性关键技术研究

伴随着列车最高运行速度的不断提升，列车牵引电机高速重载轴承成为业内公认的技术瓶颈，并成为研究热点。本课题提出了一种新型磁性流体介质润滑轴承（磁流体轴承），重点研究高速重载条件下磁流体轴承润滑区摩擦副三维动态建模、能量耗散、多场耦合解算等科学问题，突破了磁流体三维动态分子动力学建模、磁流体轴承涡流损耗建模、电磁场-温度场-流场-动力学多场耦合解算等关键技术，在此基础上搭建磁流体轴承润滑区综合性能仿真平台，实现对磁流体轴承润滑特性的综合分析仿真和设计优化，构建了磁流体轴承摩擦副润滑特性综合分析、建模、仿真、优化的理论体系。研发相关试验装置与样机模型，通过系统试验对相关理论成果进行验证和完善。通过本课题的开展，掌握高速、重载条件下磁流体轴承润滑区工作特性规律，对其工作可靠稳定性等做出综合评价，为高速重载磁流体轴承的设计和优化提供理论基础,为高速磁流体轴承在列车牵引电机中的应用提供了技术支持。

众所周知，轴承的许用动载荷和许用最高转速是一对矛盾。通过改善润滑提高载荷和转速，降低摩擦损耗和温升一直是学者和工程师关注的焦点。在本项目的支持下，项目组对磁流体润滑脂的制备和性能进行了研究，提出了采用磁性润滑脂的轴承系统的工程解决方案，在此基础上建立了磁流体轴承的电磁-温度-流体-动力学耦合模型和数值模拟-半实物仿真-样机试验相结合的磁流体轴承分析与设计方法，并通过仿真和实验对上述理论研究成果进行了验证和优化。.研究结果表明，磁场的介入可以有效地提高磁流体润滑脂的油膜刚度，并能够很好地将润滑脂约束在接触界面，大幅减少润滑脂注入量，从而降低高速条件下的润滑脂流体损耗，优化后的磁流体轴承可以有效提高承载力；但高速条件下的磁流体也会带来附加的涡流损耗和温升，温度和污染也对磁流体的稳定性有严重影响，同时励磁系统也会增加结构的复杂性和费用。因而我们认为，在要求苛刻的高速重载轴承中磁性润滑脂有很好的运用潜力，但针对特定对象的个性化设计对保证轴承运行性能至关重要，同时磁流体润滑脂的商品化也是制约磁流体轴承工程运用的瓶颈。建议对相关研究进行滚动支持，推动该技术的产业化。.本项目按照计划任务书执行，发表学术论文9篇，申请发明专利1项，按时完成了任务书规定的各项研究任务。