低溫軸承的仿生冰斥表面構(gòu)建與性能研究：在極地科考和寒冷地區(qū)設(shè)備中，低溫軸承面臨冰雪附著的難題，影響其正常運(yùn)行。仿生冰斥表面通過模仿自然界中冰難以附著的生物表面結(jié)構(gòu)來(lái)解決這一問題。研究發(fā)現(xiàn)，企鵝羽毛表面的納米級(jí)凹槽結(jié)構(gòu)能有效降低冰與表面的附著力。基于此，采用飛秒激光加工技術(shù)在軸承表面制備類似的納米凹槽陣列，凹槽寬度為 100 - 200nm，深度為 300 - 500nm。在 - 30℃環(huán)境下進(jìn)行冰附著測(cè)試，仿生冰斥表面的軸承冰附著力只為普通表面的 1/8。進(jìn)一步在凹槽中填充超疏水材料（如聚四氟乙烯納米顆粒），可使冰附著力再降低 40%，有效防止冰雪積聚對(duì)軸承運(yùn)行的影響，提高設(shè)備在極寒環(huán)境下的可靠性。低溫軸承的陶瓷基復(fù)合材料滾珠，提升低溫下的耐磨性。廣東航空用低溫軸承

低溫軸承的振動(dòng)特性研究：低溫軸承的振動(dòng)不只影響設(shè)備的運(yùn)行平穩(wěn)性，還可能導(dǎo)致疲勞損壞。在低溫環(huán)境下，軸承的振動(dòng)特性發(fā)生變化，如材料彈性模量的改變會(huì)影響振動(dòng)頻率，潤(rùn)滑脂黏度的變化會(huì)影響阻尼特性。通過實(shí)驗(yàn)和仿真研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度降低，軸承的固有振動(dòng)頻率升高，而潤(rùn)滑脂黏度增加會(huì)使阻尼增大，抑制振動(dòng)幅值。為降低振動(dòng)，可優(yōu)化軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如采用非對(duì)稱滾子形狀、優(yōu)化滾道曲率半徑等，減少滾動(dòng)體與滾道之間的沖擊。同時(shí)，選擇合適的潤(rùn)滑脂和密封結(jié)構(gòu)，降低因摩擦和泄漏引起的振動(dòng)。在低溫離心分離機(jī)中應(yīng)用振動(dòng)優(yōu)化后的低溫軸承，設(shè)備的振動(dòng)烈度降低 30%，運(yùn)行穩(wěn)定性明顯提高。廣東航空用低溫軸承低溫軸承的散熱設(shè)計(jì)，避免低溫下熱量積聚。

低溫軸承的多尺度表面粗糙度調(diào)控對(duì)摩擦性能的影響：軸承表面粗糙度在低溫環(huán)境下對(duì)摩擦性能有著重要影響，多尺度表面粗糙度調(diào)控可優(yōu)化其摩擦特性。通過研磨和拋光工藝控制軸承表面的宏觀粗糙度（Ra 值在 0.05 - 0.1μm），同時(shí)利用化學(xué)蝕刻技術(shù)在表面引入納米級(jí)紋理（粗糙度在 10 - 50nm）。在 - 150℃的摩擦試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，具有多尺度粗糙度的軸承表面，其摩擦系數(shù)比單一尺度粗糙度表面降低 32%。這是因?yàn)楹暧^粗糙度提供了一定的儲(chǔ)油空間，納米級(jí)紋理則改善了潤(rùn)滑膜的分布和穩(wěn)定性，減少了金屬表面的直接接觸。該研究為低溫軸承的表面加工工藝優(yōu)化提供了理論依據(jù)，有助于進(jìn)一步降低軸承的摩擦損耗。

低溫軸承的磁懸浮輔助運(yùn)行技術(shù)：磁懸浮輔助技術(shù)為低溫軸承的運(yùn)行提供了新的思路。在軸承的內(nèi)外圈之間設(shè)置電磁線圈，通過控制電流產(chǎn)生可控磁場(chǎng)，使?jié)L動(dòng)體在一定程度上實(shí)現(xiàn)懸浮，減少與滾道的直接接觸。在 - 160℃的低溫環(huán)境下，磁懸浮輔助的低溫軸承，其摩擦損耗降低 35%，振動(dòng)幅值減小 40%。該技術(shù)尤其適用于對(duì)振動(dòng)和摩擦要求極高的設(shè)備，如超導(dǎo)量子計(jì)算設(shè)備中的低溫制冷機(jī)軸承。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軸承的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整電磁力大小，可使軸承在不同工況下都保持好的運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)軸承使用壽命，同時(shí)提高設(shè)備的穩(wěn)定性和精度，為科學(xué)研究和精密設(shè)備運(yùn)行提供可靠支撐。低溫軸承采用耐低溫合金鋼材質(zhì)，在零下環(huán)境中保持良好韌性。

低溫軸承的快速響應(yīng)溫控系統(tǒng)集成：集成快速響應(yīng)溫控系統(tǒng)到低溫軸承，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承工作溫度的精確控制。在軸承座內(nèi)設(shè)置微型加熱元件和冷卻通道，采用半導(dǎo)體制冷片和電阻絲加熱，結(jié)合 PID 控制算法，可在短時(shí)間內(nèi)將軸承溫度控制在設(shè)定值 ±1℃范圍內(nèi)。當(dāng)軸承因摩擦生熱導(dǎo)致溫度升高時(shí)，冷卻通道迅速通入低溫冷卻液進(jìn)行散熱；當(dāng)溫度過低影響潤(rùn)滑性能時(shí)，加熱元件快速啟動(dòng)升溫。在低溫電子顯微鏡的低溫軸承應(yīng)用中，快速響應(yīng)溫控系統(tǒng)確保軸承在 - 190℃的穩(wěn)定運(yùn)行，為顯微鏡的高精度觀測(cè)提供了可靠的機(jī)械支撐，同時(shí)也滿足了其他對(duì)溫度敏感的低溫設(shè)備的需求。低溫軸承的陶瓷涂層，增強(qiáng)表面硬度與抗凍性能。上海低溫軸承

低溫軸承在南極科考車中，經(jīng)受住極端低溫的考驗(yàn)！廣東航空用低溫軸承

低溫軸承的振動(dòng) - 溫度耦合疲勞壽命預(yù)測(cè)模型：低溫軸承在運(yùn)行過程中，振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致局部溫度升高，而溫度變化又會(huì)影響材料的力學(xué)性能，進(jìn)而加速疲勞失效?；诖?，建立振動(dòng) - 溫度耦合疲勞壽命預(yù)測(cè)模型。該模型通過有限元分析計(jì)算軸承在運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)應(yīng)力分布，結(jié)合傳熱學(xué)原理模擬振動(dòng)生熱導(dǎo)致的溫度場(chǎng)變化，再利用疲勞損傷累積理論（如 Miner 法則）預(yù)測(cè)軸承的疲勞壽命。在 - 150℃工況下對(duì)某型號(hào)低溫軸承進(jìn)行測(cè)試，模型預(yù)測(cè)壽命與實(shí)際壽命誤差在 8% 以內(nèi)。利用該模型可優(yōu)化軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，例如調(diào)整滾動(dòng)體與滾道的接觸角，降低振動(dòng)幅值，從而延長(zhǎng)軸承在低溫環(huán)境下的疲勞壽命。廣東航空用低溫軸承