2.4 我國高端軸承研發(fā)課題

研發(fā)能力弱、研發(fā)不充分是制約我國軸承產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板之一。為推動我國軸承產(chǎn)業(yè)高端軸承的發(fā)展，根據(jù)國際軸承產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢和我國軸承產(chǎn)業(yè)在研發(fā)上的短板，與軸承產(chǎn)業(yè)有關(guān)的大學、科研院所和企業(yè)的研發(fā)平臺應(yīng)著力于以下基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵共性技術(shù)研究課題的研究、研發(fā)。

2.4.1 軸承壽命

1）軸承壽命修正系數(shù)a_xyz/a_ISO函數(shù)關(guān)系。

2）軸承修正壽命與無限壽命理論與試驗方法。

3）國產(chǎn)軸承鋼材滾動接觸耐久應(yīng)力極限。

4）軸承剩余壽命預(yù)測與評估，建立基于隨機濾波（SF）的剩余壽命預(yù)測模型。

5）軸承工作表面綜合質(zhì)量、應(yīng)力狀態(tài)、磨削變質(zhì)層對軸承使用壽命的影響。

6）軸承失效機理與分析。

7）軸承在變載、變速、非正常潤滑、乏信息等復雜工況下早期失效機理與軸承服役壽命預(yù)測。

8）建立在剩余壽命預(yù)測與評估基礎(chǔ)上的視情維修。視情維修的決策建模與策略求解，視情維修的技術(shù)準備和技術(shù)支持。

2.4.2 產(chǎn)品設(shè)計

1）典型主機（飛機、高鐵、轎車、風力發(fā)電機組、機床主軸、盾構(gòu)機等）工況條件與載荷譜的調(diào)查研究。

2）產(chǎn)品數(shù)字化建模與仿真分析。

3）高速、精密軸承服役性能演變規(guī)律與軸承動靜剛性特性、精度特性設(shè)計理論與方法。

4）精密機床主軸軸承高精度保持性設(shè)計技術(shù)。

5）減摩設(shè)計、輕量化設(shè)計、仿真設(shè)計、可靠性設(shè)計、軸系耦合分析設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用。

6）傳感器內(nèi)嵌式智能軸承設(shè)計技術(shù)。

7）電動汽車輪轂驅(qū)動電動機（軸承）單元設(shè)計技術(shù)。

8）表面完整性設(shè)計、制造指標體系。

2.4.3 鋼材和熱處理

1）提高對鋼材夾雜物的含量、大小、形狀和分布狀況，碳化物的大小、形狀和分布狀況的控制水平。

2）高強度、抗疲勞、抗沖擊、耐腐蝕特種軸承鋼的研發(fā)和應(yīng)用。

3）制造大壁厚、特大壁厚軸承的高淬透性、高強度高碳鉻軸承鋼的研發(fā)和應(yīng)用。

4）污染潤滑條件下使用的抗磨粒磨損軸承鋼及相應(yīng)的熱處理技術(shù)（穩(wěn)定一定量的殘留奧氏體）的研發(fā)應(yīng)用。

5）航天、航空軸承材料雙真空、多真空冶煉技術(shù)的應(yīng)用。

6）研究鋼材B、D類脆性非金屬夾雜物與軸承疲勞壽命的關(guān)系，為軸承壽命預(yù)測提供理論依據(jù)。

7）基于碳化物形態(tài)及分布控制的熱處理工藝。

8）在亞微米、納米尺度對軸承鋼材料進行組織調(diào)控的熱處理技術(shù)。

9）納米貝氏體淬火工藝。

10）特大型轉(zhuǎn)盤軸承無軟帶表面熱處理。

2.4.4 磨精和強化

1）工藝參數(shù)對磨削精度與表面質(zhì)量影響機理。

2）表面完整性的可控磨削、超精和強化技術(shù)。

3）控形控性磨削滾動接觸表面變質(zhì)層和殘余應(yīng)力的形成與可控機理。

4）表面層強化的形成與可控機理。

5）精研過程中磨粒與滾道表面的滾軋與微量刻畫耦合作用機制。

2.4.5 摩擦

1）服役狀態(tài)下復雜界面系統(tǒng)摩擦學行為大規(guī)模數(shù)值模擬與仿真。

2）軸承各接觸界面阻尼特性的理論分析。

3）高速度下的摩擦熱性狀特征。

4）避免滑動摩擦，包括耦合摩擦中的滑動分量。

5）構(gòu)建以打滑最小為優(yōu)化目標的完全動力學模型。

6）研究滾動體在軸承內(nèi)的運動規(guī)律，以有效預(yù)測不同工況下的打滑現(xiàn)象。

7）建立軸承熱力耦合模型，進行高速軸承熱力耦合分析、熱力平衡試驗和軸承生熱計算。

2.4.6 潤滑

1）在摩擦學研究的基礎(chǔ)上，研究軸承潤滑狀態(tài)、油膜厚度、接觸區(qū)域演化、摩擦與磨損的動態(tài)發(fā)展行為規(guī)律。

2）高速、精密、重載軸承長期運行工況下運動摩擦副界面的應(yīng)力分布、潤滑膜厚度變化、潤滑脂流變特性、表面結(jié)構(gòu)與潤滑性能的關(guān)系及演變、摩擦副損傷和失效行為之間的關(guān)系及摩擦化學作用機理。

3）軸承摩擦界面多重潤滑膜構(gòu)建技術(shù)。

4）彈性流體動壓潤滑理論及現(xiàn)代潤滑技術(shù)。

5）通過接觸動態(tài)膜測量系統(tǒng)進行膜厚測量，預(yù)測潤滑狀態(tài)及效果，實現(xiàn)對服役狀態(tài)的實時監(jiān)控。

6）開發(fā)軸承潤滑分析/設(shè)計方法與工具軟件。

7）接觸表面形貌（紋理）對潤滑油膜形成的影響。

8）高效能、長壽命潤滑脂（油）研發(fā)應(yīng)用。

9）研究潤滑介質(zhì)潤滑性能、噪聲特性等與微觀結(jié)構(gòu)間的構(gòu)性關(guān)系。

10）研發(fā)適應(yīng)于極端工況的低噪聲、長壽命軸承潤滑介質(zhì)。

11）研究高速軸承多場耦合摩擦潤滑機理。

12）研究新型潤滑結(jié)構(gòu)單元及微量潤滑技術(shù)。

2.4.7 密封

1）研發(fā)設(shè)計低摩擦力矩、防水防塵防漏脂、低溫升、利于潤滑脂循環(huán)潤滑的密封結(jié)構(gòu)。

2）從拉伸強度、斷后伸長率、熱空氣老化性能、硬度變化率、壓縮永久變形量、與油脂相容性及尺寸穩(wěn)定性等方面研究密封件原料橡膠的配方、膠料制造工藝。

3）研究密封件原料橡膠的硫化粘接技術(shù)與金屬表面處理技術(shù)，保證橡膠與金屬的粘接質(zhì)量，提高密封件的使用壽命。

2.4.8 預(yù)載荷和剛度

1）軸承預(yù)緊力測量方法與測試儀器。

2）角接觸球軸承預(yù)緊與剛度。

3）基于預(yù)應(yīng)力計算、預(yù)應(yīng)力主動調(diào)控、預(yù)應(yīng)力測試的高端電主軸的動態(tài)、可控預(yù)緊技術(shù)。

4）建立軸承動態(tài)預(yù)緊力及軸向剛度測試系統(tǒng)，對軸承運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的預(yù)緊力和軸向剛度進行精確測試。

5）對超高速軸承預(yù)緊力進行設(shè)計、分析與調(diào)控，實現(xiàn)主軸軸承非均勻預(yù)緊和在線調(diào)控。

2.4.9 配件

1）批量生產(chǎn)0級圓柱滾子、I級圓錐滾子制造技術(shù)。

2）抗彎強度≥900MPa，韋布爾模數(shù)≥12，氣孔率≤0.02%，壓碎載荷≥50%，加工公差等級高于（含）G5級的熱等靜壓氮化硅陶瓷球的制造技術(shù)。

3）建立保持架穩(wěn)態(tài)分析模型和動力學分析模型，建立保持架運動方程和碰撞、沖擊振動方程，研究保持架設(shè)計參數(shù)對其轉(zhuǎn)動慣量、運動軌跡、運動穩(wěn)定性、碰撞和沖擊振動響應(yīng)的影響規(guī)律。確定合理的設(shè)計參數(shù)，從而保證保持架運動穩(wěn)定性和抗沖擊能力。

4）從力學性能、抗沖擊強度、吸水性、熔點、尺寸穩(wěn)定性等方面進行塑鋼保持架的材料應(yīng)用技術(shù)研究。

2.4.10 試驗平臺

1）軸承摩擦學行為長期演化測試平臺。

2）軸承潤滑材料使役行為與失效機制研究的精密試驗平臺。

3）套圈組織性能可控軋制成形試驗平臺。

4）工藝參數(shù)可控的軸承滾道成形磨削試驗平臺。

5）磨削力和磨削溫度同時在線測試平臺。

6）軸承服役性能在線測試與動態(tài)控制平臺

7）軸承運動副動態(tài)潤滑油膜測量平臺。

8）精密機床主軸軸承試驗數(shù)據(jù)采集、分析及性能評價試驗平臺。