船用柴油机是船舶的动力心脏，占船舶动力系统市场份额的82%以上。随着船舶柴油机强载度的提高，爆压时刻曲轴—主轴瓦摩擦副的接触比压大幅上升，严重加大了曲轴—主轴瓦润滑油膜建立的难度，使得主轴承工作条件恶劣，易产生主轴瓦的过度摩擦磨损，导致曲轴挠曲变形和抱熔折断等，严重时有可能发生曲轴箱油雾浓度过高或产生曲柄箱爆炸等恶劣故障，从而产生巨大的经济损失。因此，开展基于摩擦学特性的柴油机主轴承磨损热电监测方法研究具有十分重要的理论意义和工程实用价值。
本文分析了国内外摩擦磨损研究、主轴承润滑特性研究、智能诊断技术以及船用柴油机主轴承磨损在线监测技术现状；在滑动轴承疲劳磨损试验台对铝合金和铜合金轴承进行润滑特性和疲劳磨损试验，得出了热电—磨损量的关系；进行了4120SG型直列式柴油机试验研究，验证了主轴承磨损热电信号特征提取和故障定位方法的有效性，搭建了基于热电法的智能诊断模型，提高了故障识别率和泛化性；提出了基于热弹流理论和热电效应的船用柴油机主轴承热电势的计算方法。论文的主要研究工作如下：
（1）根据热电效应的基本原理，从两种不同材料导体组成的闭合回路中热电势的机理出发，分析了闭合导体回路热电势的产生及影响因素。结合柴油机主轴承结构特点和受力情况，分析了基于热电法的主轴承磨损监测方案的可行性；搭建了基于热电法的磨损测量系统试验台，在试验台上完成了不同转速和不同档位的干摩擦磨损试验，验证基于热电法的磨损测量系统的可测性及定位性。
（2）梳理阐述了流体动压润滑和摩擦磨损基本理论，在一定条件下推导了雷诺方程，并考虑曲轴—轴瓦微凸峰接触，建立了滑动轴承疲劳磨损试验台的多体动力学模型，对不同参数进行了正交分析，得出了轴承载荷、间隙以及粗糙度对滑动轴承疲劳磨损试验台摩擦功耗影响较强的结论。
（3）在滑动轴承疲劳磨损试验台上对铝合金轴瓦和铜合金轴瓦进行了不同载荷与不同进油温度的润滑特性试验，得出了不同润滑条件下铝合金轴瓦和铜合金轴瓦温度、扭矩、最小油膜厚度的特性曲线；以润滑特性试验得出的边界润滑点为疲劳磨损试验工况，进行了20h的疲劳磨损试验，分析了不同材料对轴承热电特性的影响，得出了热电信号比瓦背温度和扭矩信号对轴瓦磨损更为敏感的结论，建立了热电—磨损量的关系。
（4）针对4120SG型直列式柴油机计算了不同工况下主轴承热电势，并开展了不同间隙、不同粗糙度和不同档主轴瓦磨损的故障模拟试验，试验结果表明：1）随柴油机负荷的增加，各档主轴承热电特征值增加；2）当某档主轴承磨损时，其对应的气缸发火时刻热电峰值增加，且对应的热电特征值最大；3）某档主轴承磨损程度越大，其热电特征值越大；4）通过主轴承载荷峰值对应的曲柄转角作为热电特征值角度可定位主轴承磨损的档位；5）采用决策树、随机森林、支持向量机、XGBOOST算法和KNN算法等5种监督学习算法对热电数据集进行了对比分析，结果表明其中KNN算法和SVM算法泛化能力较好，对新样本识别的准确率高达98%；
（5）考虑到直列式与V型柴油机结构的区别，采用理论与试验相结合的办法，从模态缩减基本原理和多体动力学出发，建立了TBD234V型柴油机曲轴—轴系热弹性流体多体动力学模型，并通过瞬时转速验证了模型精度，提出了基于热电效应的船用柴油机主轴承热电势的计算方法，得出了柴油机负荷、轴承间隙和轴瓦粗糙度对热电势的影响，分析了直列式和V型柴油机热电势的区别。
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