天津火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用低溫軸承

低溫軸承的潤(rùn)滑脂適配性研究：潤(rùn)滑是保證軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素，而普通潤(rùn)滑脂在低溫下會(huì)出現(xiàn)黏度劇增、流動(dòng)性喪失等問(wèn)題。低溫潤(rùn)滑脂通常以全氟聚醚（PFPE）為基礎(chǔ)油，添加特殊稠化劑和添加劑制成。全氟聚醚具有極低的凝點(diǎn)（可達(dá) - 60℃以下）和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，在低溫環(huán)境下仍能保持良好的流動(dòng)性。研究發(fā)現(xiàn)，在 - 150℃時(shí)，PFPE 基潤(rùn)滑脂的表觀(guān)黏度只為常溫下的 3 倍，而普通鋰基潤(rùn)滑脂已呈固態(tài)失去潤(rùn)滑作用。此外，為增強(qiáng)潤(rùn)滑脂的抗磨損性能，可添加二硫化鉬、氮化硼等納米顆粒作為固體潤(rùn)滑劑。這些納米顆粒能在軸承表面形成極薄的潤(rùn)滑膜，在低溫下有效降低摩擦系數(shù)，減少磨損。在衛(wèi)星姿態(tài)控制用低溫軸承中應(yīng)用適配的潤(rùn)滑脂后，軸承的使用壽命從 3000 小時(shí)延長(zhǎng)至 8000 小時(shí)。低溫軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低低溫下的啟動(dòng)阻力。天津火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用低溫軸承

低溫軸承的激光沖擊強(qiáng)化處理工藝：激光沖擊強(qiáng)化通過(guò)高能激光產(chǎn)生的沖擊波在軸承表面引入殘余壓應(yīng)力，提高其抗疲勞性能。在低溫環(huán)境下，殘余壓應(yīng)力可有效抑制裂紋的萌生與擴(kuò)展。采用納秒脈沖激光對(duì)軸承滾道進(jìn)行處理，激光能量密度為 8GW/cm2，光斑重疊率 50%。處理后，軸承表面形成深度 0.3mm、殘余壓應(yīng)力達(dá) - 800MPa 的強(qiáng)化層。在 - 160℃的低溫旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)中，經(jīng)激光沖擊強(qiáng)化的軸承疲勞壽命提高 3 倍，表面微觀(guān)裂紋擴(kuò)展速率降低 65%，為低溫軸承的表面強(qiáng)化提供了效率高的、環(huán)保的新工藝。黑龍江低溫軸承工廠(chǎng)低溫軸承的梯度密度設(shè)計(jì)，兼顧強(qiáng)度與低溫下的柔韌性。

低溫軸承的仿生冰盾表面構(gòu)建：受北極熊毛發(fā)和荷葉表面結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，研發(fā)出仿生冰盾表面用于低溫軸承。在軸承表面通過(guò)光刻技術(shù)加工出微米級(jí)的凹槽陣列，凹槽深度為 3μm，寬度為 2μm，形成類(lèi)似北極熊毛發(fā)的中空結(jié)構(gòu)，可儲(chǔ)存微量潤(rùn)滑脂，在低溫下持續(xù)提供潤(rùn)滑。同時(shí)，在凹槽表面進(jìn)一步構(gòu)建納米級(jí)的凸起結(jié)構(gòu)，模仿荷葉的微納復(fù)合形貌，使表面具有超疏冰特性。在 - 30℃的環(huán)境測(cè)試中，水滴在該仿生表面迅速滾落，結(jié)冰時(shí)間比普通表面延長(zhǎng) 8 倍，冰附著力降低 90%。在極地科考設(shè)備的低溫軸承應(yīng)用中，仿生冰盾表面有效防止冰雪積聚，保障設(shè)備在極寒環(huán)境下的順暢運(yùn)行，減少因冰雪導(dǎo)致的故障發(fā)生率。

低溫軸承的表面處理技術(shù)：表面處理技術(shù)可有效提升低溫軸承的性能。常見(jiàn)的表面處理方法包括涂層技術(shù)和表面改性技術(shù)。涂層技術(shù)如物理性氣相沉積（PVD）TiN 涂層、化學(xué)氣相沉積（CVD）DLC 涂層等，可在軸承表面形成一層硬度高、耐磨性好、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的薄膜。在 - 100℃環(huán)境下，涂覆 DLC 涂層的軸承，其摩擦系數(shù)降低 40%，磨損量減少 60%。表面改性技術(shù)如離子注入，通過(guò)將氮、碳等離子注入軸承表面，改變表面的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，提高表面硬度和耐腐蝕性。在低溫環(huán)境中，經(jīng)離子注入處理的軸承，其抗疲勞性能提升 30% 以上。這些表面處理技術(shù)為低溫軸承在惡劣環(huán)境下的可靠運(yùn)行提供了保障。低溫軸承的安裝精度，直接影響低溫設(shè)備性能。

低溫軸承的磁流變潤(rùn)滑技術(shù)應(yīng)用：磁流變潤(rùn)滑技術(shù)利用磁流變液在磁場(chǎng)作用下黏度可快速變化的特性，改善低溫軸承的潤(rùn)滑性能。磁流變液由微米級(jí)磁性顆粒（如羰基鐵粉）分散在低凝點(diǎn)基礎(chǔ)油（如硅油）中制成，在 - 120℃時(shí)仍具有良好的流動(dòng)性。在軸承運(yùn)行時(shí)，通過(guò)外部電磁線(xiàn)圈施加磁場(chǎng)，磁流變液黏度迅速增大，形成高黏度的潤(rùn)滑膜，提高承載能力；當(dāng)停止施加磁場(chǎng)，磁流變液又恢復(fù)低黏度狀態(tài)，便于軸承啟動(dòng)和低速運(yùn)轉(zhuǎn)。在低溫壓縮機(jī)用低溫軸承中應(yīng)用磁流變潤(rùn)滑技術(shù)后，軸承的摩擦功耗降低 35%，磨損量減少 50%，且能適應(yīng)不同工況下的潤(rùn)滑需求，提升設(shè)備的運(yùn)行效率和可靠性。低溫軸承的安裝需特殊工具，確保安裝精度。湖北航空用低溫軸承

低溫軸承的雙密封唇口結(jié)構(gòu)，防止低溫濕氣侵入軸承內(nèi)部。天津火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用低溫軸承

低溫軸承在新型儲(chǔ)能設(shè)備中的應(yīng)用拓展：新型儲(chǔ)能設(shè)備，如液流電池和低溫壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)低溫軸承提出了新的需求。在液流電池的低溫循環(huán)泵軸承設(shè)計(jì)中，采用耐腐蝕的不銹鋼合金材料，并進(jìn)行表面鈍化處理，防止電解液腐蝕。針對(duì)低溫壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，研發(fā)出適應(yīng)頻繁啟停和變載荷工況的低溫軸承，優(yōu)化軸承的滾道設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，提高軸承的抗疲勞性能和適應(yīng)能力。在實(shí)際應(yīng)用中，低溫軸承保障了儲(chǔ)能設(shè)備在低溫環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率和使用壽命。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展，低溫軸承在該領(lǐng)域的應(yīng)用將不斷拓展和深化，為能源存儲(chǔ)與利用提供關(guān)鍵支撐。天津火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用低溫軸承