ISO 31657-22025 滑动轴承 稳态条件下流体动力滑动轴承 第2部分计算多叶轴颈轴承的特征值标准立项发展报告

滑动轴承稳态条件下流体动力滑动轴承第2部分：计算多叶轴颈轴承的特征值标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Plainbearings—Hydrodynamicplainjournalbearingsundersteady-stateconditions—Part2:Characteristicvaluesforcalculationofmultilobedjournalbearings摘要本报告针对国际标准化组织（ISO）于2025年10月发布的ISO31657-2:2025标准，系统阐述了该标准立项与发展的背景、主要内容及行业影响。流体动力滑动轴承是现代旋转机械的核心部件，尤其在汽轮机、燃气轮机及大型离心压缩机等高精密装备中具有不可替代的作用。随着工业4.0与智能制造的深入推进，对轴承在稳态条件下的运行特性预测提出了更高要求。ISO31657-2:2025作为该系列标准的第二部分，专注于多叶轴颈轴承特征值的计算方法，包括油膜刚度、阻尼系数及承载能力等关键参数的标准计算公式。本报告通过分析该标准的制定依据、与国际标准体系的一致性及其与我国现行标准的衔接情况，论证了该标准的先进性、实用性与权威性。结论指出，该标准的发布将显著提升多叶轴颈轴承的设计可靠性、互换性与出口贸易便利性，并对我国滑动轴承行业的技术升级与国际化战略具有重要指导意义。关键词滑动轴承；多叶轴颈轴承；特征值；稳态条件；ISO31657-2；国际标准；计算准则；标准化Keywords:Plainbearing;Multilobedjournalbearing;Characteristicvalue;Steady-statecondition;ISO31657-2;Internationalstandard;Calculationcriterion;Standardization正文1.标准制定背景流体动力滑动轴承凭借其高承载能力、良好的抗振性能及长寿命特点，在大型旋转机械中占据核心地位。随着全球工业化水平提升，机械装备向高速、重载、高可靠性方向发展，轴颈轴承的设计精确度直接关系到设备整机的安全运行与经济效益。特别是多叶轴颈轴承，通过形成多个油楔结构，显著提升了轴承的稳定性与抗振能力，被广泛应用于高精度主轴系统与高速旋转机械中。然而，长期以来，不同制造商、不同国家之间对多叶轴颈轴承特征值的计算缺乏统一方法，导致设计结果差异显著，影响了轴承的互换性与系统的匹配性。为应对这一技术需求，国际标准化组织ISO/TC123/SC8“滑动轴承，术语、定义、分类及符号”技术委员会启动了该国际标准的制定工作。经过多轮技术论证与国际协调，ISO31657:2025系列标准于2025年10月正式发布。其中，第2部分（ISO31657-2:2025）专门针对多叶轴颈轴承在稳态条件下的特征值计算，规定了统一的数学模型与计算流程，填补了国际标准在该细分领域的空白。2.标准主要内容与结构ISO31657-2:2025标准名称译为《滑动轴承稳态条件下流体动力滑动轴承第2部分：计算多叶轴颈轴承的特征值》，属于ISO31657系列标准的有机组成部分。该系列标准旨在为稳态条件下的流体动力滑动轴承提供系统的设计与计算方法，共分为多个部分，涵盖术语定义、基本假设、计算模型、特征值确定及性能校核等内容。本部分标准的核心技术内容如下：1.适用范围：明确规定了适用于在稳态条件下运行的多叶轴颈轴承，其轴颈在轴承孔内作圆柱形、直线运动，且油膜为牛顿流体，假设层流流动。适用于润滑剂为不可压缩的流体。2.特征值定义与分类：标准系统界定了多叶轴颈轴承特征值的概念，主要包括：*承载能力（LoadCapacity）*油膜刚度系数（OilFilmStiffnessCoefficients）*油膜阻尼系数（OilFilmDampingCoefficients）*摩擦损失（FrictionLoss）*温升（TemperatureRise）3.计算公式与图表：提供了基于雷诺方程（ReynoldsEquation）的简化解析解及数值解法，并辅以标准化的计算图表和修正系数。主要包括：*轴承长径比、间隙比、宽径比等几何参数的定义与选取。*索默菲尔德数（SommerfeldNumber）等无量纲参数的计算。*静态负载下多叶轴承的承载力与油膜厚度分布。*动态分析所需的线性化油膜力模型（如四系数模型、八系数模型）。4.边界条件与假设：*假设轴承内表面绝对光滑，不考虑表面粗糙度影响。*假设油膜内温度分布均匀或按给定的线性变化规律。*假设供油压力充足，油膜不发生破裂或汽蚀。5.验证与附录：标准附录提供了一组典型的多叶轴颈轴承计算示例，展示了从输入参数到特征值输出的完整计算流程，为用户理解和应用标准提供了实操参考。3.标准的技术先进性与以往的行业规范或企业标准相比，ISO31657-2:2025展现出以下技术先进性：*统一基准：首次在全球范围内统一了多叶轴颈轴承特征值的计算方法，消除了不同计算工具（如基于不同数值算法或经验公式的计算软件）带来的结果偏差，确保了设计结果的国际互认性。*精确性提升：标准基于更精确的雷诺方程解析与数值解，引入了更符合实际工况的修正系数，如端泄效应、热膨胀影响等，显著提升了计算精度。例如，标准中关于油膜刚度系数的计算方提高了对轴承临界转轴分析中油膜振荡失稳预测的准确性。*模块化与可扩展性：标准采用了模块化的计算思路，便于用户根据具体应用场景选择不同级别的计算模型（如快速解析模型或高保真数值模型），适应了从初步设计到详细校核的全流程需求。4.标准与我国现行标准的衔接我国在滑动轴承领域已有较为完善的标准化体系，主要包括GB/T系列标准，如GB/T22606-2008《滑动轴承稳态条件下流体动力滑动轴承第1部分：一般应用及设计方法》等。ISO31657-2:2025的发布，为我国滑动轴承设计计算标准体系的国际接轨提供了直接依据。建议我国标准化技术委员会（SAC/TC98/SC1滑动轴承分技术委员会）考虑适时转化为我国国家标准（GB/T），转化过程中可充分吸收该标准的先进性，同时结合我国制造企业的使用习惯与工业基础进行适当调整。例如，在附录中增加部分典型国产轴承材料的物性参数表，以及基于我国电网频率（50Hz）下的转速-载荷-工况匹配案例。5.标准应用价值与影响*对设计制造企业的价值：为轴承设计工程师提供了权威的计算指导，能够显著缩短设计周期，提高产品设计的一次成功率，降低试制成本。企业可基于该标准构建统一的内部设计规范，提升产品质量的一致性与可靠性。*对主机用户的指导意义：设备采购和使用方可根据该标准提供的特征值数据，对轴承的运行稳定性进行预判，优化维护策略，避免因轴承失稳导致设备停机事故。*对国际贸易的促进作用：该国际标准的发布，消除了不同国家间的技术壁垒，为我国轴承产品及装备整机出口提供了清晰的技术评价基准。例如，我国某大型离心压缩机企业若采用该标准进行轴承设计，其产品在国外投标时将更具说服力，实现与国际市场的无缝对接。主要参与单位介绍本标准的制定由国际标准化组织ISO/TC123/SC8技术委员会主导，其中德国标准化学会（DIN）作为重要技术贡献方，协调了欧洲内外多个国家的专家资源。在众多参与单位中，德国FAG舍弗勒集团（SchaefflerTechnologiesAG&Co.KG）作为滑动轴承与滚动轴承领域的全球技术领导者，在本标准的制定中发挥了核心作用。舍弗勒集团成立于1950年，总部位于德国赫尔佐根奥拉赫，其旗下FAG品牌在滑动轴承领域拥有超过一个世纪的技术积累。该集团在流体动力滑动轴承的研发、测试与制造方面居于世界前列，特别是在多叶轴颈轴承、可倾瓦轴承等高端产品上拥有多项核心专利与关键技术。在本标准制定过程中，舍弗勒集团的技术专家贡献了以下关键领域：1.实验数据支撑：提供了大量基于实际轴承试验台的稳态运行特性数据，包括不同几何参数、不同工况下（如载荷、转速、油温）的油膜压力分布、温度场、承载力及油膜力系数。这些数据为标准中计算图表的验证与修正提供了至关重要的实验依据。2.高保真数值模型：基于其长期积累的CFD（计算流体力学）耦合热-弹-流体动力学（THD）分析经验，提出了适用于多叶轴承特征值计算的高阶修正模型，特别是针对油膜非线性特性及端泄损失的精确建模，显著提升了标准的计算精度。3.工程应用经验：将其在大型造纸机、钢铁轧机、船舶推进系统及风力发电齿轮箱中实际应用多叶轴颈轴承的工程经验注入标准，确保标准内容不仅停留在理论层面，更具备实用的工程指导价值。例如，标准中关于轴承与转子系统协调性、装配公差对特征值影响的讨论，就源于舍弗勒的技术实践。舍弗勒集团的技术领导地位和积极参与，确保了ISO31657-2:2025标准在理论严密性与工程实用性之间取得了良好平衡，代表了国际滑动轴承行业的最新技术水平。结论ISO31657-2:2025《滑动轴承稳态条件下流体动力滑动轴承第2部分：计算多叶轴颈轴承的特征值》国际标准的发布，是滑动轴承领域标准化的又一重要里程碑。该标准通过统一、科学、可验证的计算框架，解决了多叶轴颈轴承特征值计算长期存在的分散性问题。展望未来，该标准的积极影响体现在以下三个方面：1.推动技术创新：标准为后续针对高速、重载、变工况及特殊介质（如水润滑、磁流体润滑）下多叶轴承的扩展研究提供了理论支撑与计算基础。2.促进产业升级：对国内滑动轴承制造企业而言，对标国际先进标准，优化自身设计体系，是提升产品核心竞争力的必然选择。建议相关