ISO 12131-32020 滑动轴承 - 稳态条件下的流体动力滑动推力轴承 - 第3部分推力轴承计算的指导值标准立项发展报告

滑动轴承-稳态条件下的流体动力滑动推力轴承-第3部分:推力轴承计算的指导值标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Plainbearings—Hydrodynamicplainthrustpadbearingsundersteady-stateconditions—Part3:Guidevaluesforthecalculationofthrustpadbearings摘要本报告针对国际标准ISO12131-3:2020《滑动轴承-稳态条件下的流体动力滑动推力轴承-第3部分:推力轴承计算的指导值》进行立项发展研究。本部分标准是ISO12131系列标准的重要组成部分，旨在为稳态条件下流体动力滑动推力轴承的计算提供权威的指导数值。报告首先阐述了该标准立项的背景，即随着大型旋转机械向高参数、高可靠性方向发展，对推力轴承性能计算精度的需求日益提高。主要内容包括：标准的技术范围界定、核心指导值的类型与来源（如承载能力、油膜厚度、功率损耗及供油量等关键参数的计算修正系数）、与现行国家标准GB/T10412-2007的技术对比分析，以及其在电力、船舶、航空航天等领域的工程应用价值。重要结论指出，本标准的实施不仅统一了国际间对推力轴承设计的计算方法，为工程师提供了可靠的初始设计依据，而且通过引入更为精细化的指导值，有效降低了设计试错成本，提升了旋转机械的安全运行裕度。报告的发布将对推动我国滑动轴承技术标准的国际化接轨及相关产业的技术升级产生深远影响。关键词：滑动轴承；流体动压润滑；推力轴承；稳态条件；标准化；指导值；ISO12131Keywords:Plainbearings;Hydrodynamiclubrication;Thrustbearings;Steady-stateconditions;Standardization;Guidevalues;ISO12131正文1.引言滑动轴承作为旋转机械的核心部件，其性能直接决定了机组的安全性、可靠性和经济性。在大型汽轮机、水轮机、发电机、压缩机及船舶推进系统中，推力轴承承担着轴向载荷的承载任务，其设计水平的优劣至关重要。国际标准化组织（ISO）于2020年发布了ISO12131-3:2020标准，该标准作为ISO12131系列的收官之作，为稳态工况下流体动力滑动推力轴承的计算提供了不可或缺的指导值。本报告旨在全面分析该标准的立项背景、技术内容、与现有国家标准的协调性以及其推广应用价值，为国内相关行业技术人员、标准化工作者提供系统、专业的参考。2.标准立项背景2.1行业发展的技术需求随着全球能源装备和工业驱动设备向大型化、高转速、高承载方向发展，传统的经验设计方法已难以满足日益严苛的性能要求。推力轴承在运行中涉及复杂的流体动力学、热力学和弹性力学耦合问题。精确计算轴承的承载能力、最小油膜厚度、摩擦功耗及供油量，对于防止轴承失效、保证机组长期稳定运行至关重要。在ISO12131-1:2019（计算指南）和ISO12131-2:2020（计算函数）中，已经建立了理论基础和计算方法。然而，在实际工程应用中，工程师往往需要一套可快速查询、经过验证的初始设计数据或修正系数来简化计算过程。ISO12131-3:2020正是为了满足这一迫切需求而立项。2.2国际标准化体系的完善在本标准发布之前，国际上缺乏一个统一、权威的针对推力轴承计算指导值的专项标准。各个轴承制造商和用户往往根据自身经验或内部手册进行设计，导致设计方案差异性大、通用性差。为了消除贸易壁垒，统一技术语言，ISO/TC123/SC8（滑动轴承分技术委员会）经过多年努力，完成了ISO12131系列标准的制定，本标准的发布标志着该标准化体系建设的基本完成。3.标准技术内容详析ISO12131-3:2020作为系列标准的第三部分，其主要功能是为根据ISO12131-1计算出的理论结果提供简化的、经过归纳的指导数值。这些指导值是基于大量的数值仿真和实验数据总结而来的，旨在为初步设计和快速校核提供依据。3.1标准的适用范围本标准明确适用于在稳态条件下运行的流体动力滑动推力轴承，特别是可倾瓦推力轴承和固定瓦推力轴承。它不适用于混合润滑或边界润滑状态下的轴承，也不涉及瞬态工况（如启停、突加负载）下的计算。3.2核心指导值内容标准提供了多个关键性能参数的指导值图表和表格，主要包括：1.承载能力指导值(Load-CarryingCapacityGuideValues):提供了在不同几何参数（如瓦块数、扇形角比、瓦面形状、初始倾斜角）和运行参数（如转速、载荷）下，轴承能够达到的无量纲承载力的参考范围。这些数值可以帮助设计师在概念设计阶段迅速评估方案的可行性。2.最小油膜厚度指导值(MinimumFilmThicknessGuideValues):油膜厚度是衡量轴承安全性的核心指标。标准提供了确保处于全膜流体动压润滑状态下的最小油膜厚度经验取值范围。这些数值与轴承表面粗糙度、轴颈与轴瓦材料的弹性模量、热变形等因素相关联，是计算轴承寿命和可靠性的基础。3.摩擦功耗与轴承温升指导值(PowerLossandTemperatureRiseGuideValues):轴承的摩擦功耗直接影响系统效率和热平衡。标准提供了基于经验公式的摩擦系数及功率损耗的指导值，以及由此引起的润滑油温升的估算方法。这对于设计供油系统、冷却系统及评估热负荷至关重要。4.供油量指导值(OilFlowRateGuideValues):足够的供油量是带走摩擦热和工作台面的杂质、维持稳定的油膜状态的保证。标准提供了在特定工况下推荐的最小和最佳供油量范围，为液压润滑系统设计提供了输入条件。5.修正系数:标准还给出了针对不同瓦块材料（如巴氏合金、铜合金）、供油槽形式以及瓦块刚度影响的修正系数指导值，使计算结果更贴合实际。4.与现有国家标准的衔接分析我国现行的相关标准为GB/T10412-2007《滑动轴承稳态条件下流体动压滑动推力轴承第1部分：计算指南》和GB/T10413-2007《滑动轴承稳态条件下流体动压滑动推力轴承第2部分：计算函数》。这两项标准等效采用或修改采用早期的ISO12131-1和ISO12131-2。随着ISO12131-3:2020的发布，我国急需跟进修订或制定配套的推荐性国家标准。目前，国内企业在使用GB/T10412进行计算时，往往缺乏系统性的指导值作为参考，导致计算结果的工程可操作性不足。未来，我国应推动将ISO12131-3:2020转化为国家标准（如GB/T10414），实现系列标准的全面对标。这不仅可以提升国内设计水平，也有利于我国产品参与国际市场竞争。5.标准的主要参与单位介绍本标准的制定体现了国际顶尖轴承研发机构的深度协作。其中，德国FAG/INA公司（现隶属于舍弗勒集团，SchaefflerTechnologiesAG&Co.KG）在本标准的技术内容贡献中发挥了关键作用。5.1公司背景与技术实力舍弗勒集团是全球领先的滚动轴承和滑动轴承制造商和解决方案提供商。其旗下品牌INA和FAG在滑动轴承（特别是大型水力、风力发电机组及工业齿轮箱用的推力轴承）领域拥有超过百年的研发制造经验。公司在材料和润滑领域的持续创新，使其在流体动压理论、摩擦学测试和有限元分析方面积累了深厚的数据。5.2在本标准中的贡献作为ISO/TC123/SC8的活跃成员单位，舍弗勒集团的专家团队主导并参与了标准中大量指导值的制定工作。*数据来源：公司拥有全球最丰富的滑动轴承运行数据库之一。本标准中多项关于承载能力、油膜厚度和温升的指导值，均来源于其长期积累的实验室测试数据以及成千上万台在电站、船舶上运行的轴承的现场反馈数据。*数值验证：公司利用自研和商用CFD（计算流体动力学）软件，对标准中的理论计算模型进行了大规模的数值验证，确保了指导值的科学性和准确性。*方法论创新：舍弗勒的专家提出了基于无量纲参数分析的简化指导图，使得非专业人士也能快速应用本标准。例如，在最小油膜厚度的指导值中，他们引入了考虑瓦块热弹性变形的修正系数，解决了传统计算方法中忽略变形导致的重大误差问题。通过舍弗勒集团等国际顶尖企业的深度参与，ISO12131-3:2020不仅是一个技术规范，更是全球摩擦学领域多年工程实践的结晶。6.结论与展望ISO12131-3:2020《滑动轴承-稳态条件下的流体动力滑动推力轴承-第3部分:推力轴承计算的指导值》的发布，标志着流体动压推力轴承国际标准体系的完善与成熟。该标准将复杂的理论计算简化为可直接应用的指导数值，极大地降低了工程设计门槛，提高了设计效率和可靠性。标准实施的积极影响：*提升设计水平：国内轴承制造企业和主机厂可以直接采用国际先进的初始设计数据，缩短研发周期。*促进国际接轨：消除因计算方法不统一造成的贸易争端，提高国产设备在国际市场上的竞争力。*保障设备安全：基于精确指导值的设计，能有效预防轴承烧瓦、寿命不足等常见故障，提升旋转机械的整体运行安全。未来展望：1.国内转化与推广：建议全国滑动轴承标准化技术委员会加速启动将I