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２０２５年６月西北工业大学学报Ｊｕｎｅ２０２５

第４３卷第３期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．４３Ｎｏ．３

ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０５１／ｊｎｗｐｕ／２０２５４３３０４１９

ＧＴＦ滑动轴承润滑油膜分析与轴向分布优化

王琳，鲁如烨，高天

（西北工业大学机电学院，陕西西安７１００７２）

摘要：行星齿轮支承滑动轴承是齿轮传动涡扇发动机（ｇｅａｒｅｄｔｕｒｂｏｆａｎｅｎｇｉｎｅ，ＧＴＦ）主减速齿轮箱

的关键技术之一，其一般工作在高转速、高比压和大偏心工况下。苛刻工况加之特殊结构的影响，使

得ＧＴＦ滑动轴承易出现轴端局部热变形过大、轴向油膜厚度分布不均、倾斜引发轴颈碰磨风险增大等

问题，进而影响滑动轴承及齿轮箱的使用寿命和运行可靠性。针对这一问题，建立了高转速、高比压、

大偏心工况下考虑轴颈倾斜的ＧＴＦ滑动轴承热弹流润滑分析模型，以４种不同轴颈轴向母线的滑动

轴承为对象，开展不同条件下的轴承性能对比分析。提出了滑动轴承油膜轴向物理场均匀化这一参

数指标，然后以油膜的温升、承载力、油膜轴向厚度均匀化为目标，进行了Ｒ型轴颈轴向母线的滑动轴

承多目标优化，并对参数优化后的轴承性能进行了分析。结果表明：通过轴颈轴向母线设计可以显

著提升滑动轴承的润滑性能，且其效果随着偏心率和转速的增大而增加；Ｒ型轴颈轴向母线对滑动轴

承性能改善效果最明显，且能降低轴颈倾斜对轴承性能的影响；以油膜的承载力、温升、膜厚轴向均匀

化为目标，通过多目标优化获得Ｒ型轴颈轴向母线滑动轴承，其轴承性能及稳定性均较好。该研究为

高承载力和高可靠的ＧＴＦ滑动轴承设计提供了重要参考。

关键词：齿轮传动涡扇发动机；滑动轴承；热弹流润滑；轴颈轴向母线；轴向物理场均匀化

中图分类号：ＴＨ１１７．１文献标志码：Ａ文章编号：１０００⁃２７５８（２０２５）０３⁃０４１９⁃０９

齿轮传动涡扇发动机（ｇｅａｒｅｄｔｕｒｂｏｆａｎｅｎｇｉｎｅ，在高转速、高比压和大偏心工况下运行的ＧＴＦ

ＧＴＦ）是一种大推力高涵道比新型涡扇发动机，其核滑动轴承，存在着轴颈端部温升和热变形过大的问

心技术之一是在发动机风扇与低压涡轮转子间安装题。又因轴颈支承柔性等导致轴颈产生倾斜，不仅

了滑动轴承支承的星型齿轮传动系统，使风扇和低［５］

使ＧＴＦ滑动轴承轴颈端部易发生碰磨风险，而且

［１⁃２］

压压气机各自在其高效转速范围内运转。由低润滑油膜轴向物理场的分布变化使得滑动轴承润滑

压压气机输入的动力先后通过太阳轮、若干行星齿［６⁃７］

状态的转捩十分敏感，从而表现出ＧＴＦ轴承运

轮、齿圈的啮合传动分流与汇流，最终将动力输出至行状态与润滑油膜轴向物理场变化的互构关

风扇转子。在ＧＴＦ星型齿轮传动系统中，行星齿轮［８⁃１１］

系，即润滑油膜的物理特性（如厚度、压力、温度

内孔轴瓦与行星齿轮支承轴颈组成了滑动轴承，其等）和轴承的运行状态（如偏心率、变形等）存在一

结构特点是轴瓦随行星齿轮转动，而作为支承的行种双向互动和相互塑造的动态关系，这种关系使得

星齿轮轴固定不动。ＧＴＦ星型齿轮系统传动功率很系统行为更加复杂且难以通过单一因素来进行预测