水潤滑復合橡膠尾軸承摩擦學問題研究.pdf

1、水潤滑尾軸承是艦船推進系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣對艦船航行的快速性、安全性、隱蔽性、經(jīng)濟性等有著重要的影響。盡管水潤滑橡膠尾軸承已有100多年的使用史，但其基礎研究仍然薄弱，尤其在其摩擦振動的產(chǎn)生機理方面。故而開展以減振降噪為目的的水潤滑尾軸承材料研制，摩擦振動產(chǎn)生機理的理論及試驗研究，具有重要的理論意義及軍事應用價值。
　　 文中結合國家自然科學基金項目，開展水潤滑橡膠尾軸承相關摩擦性能、摩擦振動產(chǎn)生機理等關鍵問題的研究

2、。主要工作如下：
　　 (1)建立了水潤滑橡膠尾軸承摩擦振動的非線性分析模型；分析了模型的穩(wěn)定性，求解了其數(shù)值解，得到了其振動位移隨時間f的變化規(guī)律，分析了正壓力、溫度等因素對分析模型穩(wěn)定性的影響。
　　 (2)在丁腈橡膠中加入UHMWPE和石墨粉末進行共混改性，制備了一種低摩擦的新型水潤滑尾軸承用復合橡膠材料SPB-N。其物理力學性能達到中國船標CB/T769--2008和美國軍標MIL-DTL-17901C(SH)的

3、要求。其摩擦系數(shù)達到了美國軍標MIL-DTL-17901C(SH)的標準，在低速下更優(yōu)于標準。局部最大比壓可達到0.70 MPa。
　　 (3)通過試驗設計，試驗臺架的改進，以模擬全幅軸承摩擦副的形式，進行了SBR和SPB-N兩種新材料的試塊試驗。測試了不同比壓、不同橡膠層厚度、不同橡膠層硬度的試塊摩擦系數(shù)隨速度的變化規(guī)律，并分析了其影響機理。針對橡膠層的硬度和厚度及其交互作用對摩擦系數(shù)影響的顯著程度，進行了雙因素有交互作用的正

4、交分析。結果表明，試塊的動摩擦系數(shù)隨橡膠層厚度、硬度的降低而降低，二者對水潤滑橡膠軸承摩擦性能均有影響；橡膠材料的厚度、硬度及其交互作用三者對水潤滑橡膠尾管軸承摩擦性能的影響中，以橡膠層的厚度最為顯著，硬度次之，厚度和硬度的交互作用最弱。設計時應優(yōu)先保證橡膠層厚度值。與SBR相比，共混改性制備的復合橡膠SPB-N試塊因其優(yōu)良的自潤滑性能，而具有更優(yōu)越的低速性能。
　　 (4)研究了粘.滑現(xiàn)象的產(chǎn)生機理及影響因素。通過試驗設計，借

5、助高速相機拍攝試塊橡膠層隨試驗軸轉動時的振動情況，編寫相應的圖像處理軟件來提取追蹤點的振動信息，以一種直觀直接的方式研究了試塊橡膠層粘-滑現(xiàn)象發(fā)生的規(guī)律。輔以正交試驗法，研究了速度、比壓、橡膠層的硬度、厚度、潤滑條件等因素對水潤滑橡膠軸承表面粘-滑現(xiàn)象的影響程度。結果顯示，各因素對試驗指標的影響按大小排序如下：潤滑條件、比壓、橡膠層硬度、橡膠層厚度，即在潤滑充足下，增加橡膠層硬度，降低比壓及橡膠層的厚度可以降低橡膠軸承的粘-滑效應。