水潤(rùn)滑復(fù)合橡膠尾軸承摩擦學(xué)問(wèn)題研究.pdf

1、水潤(rùn)滑尾軸承是艦船推進(jìn)系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣對(duì)艦船航行的快速性、安全性、隱蔽性、經(jīng)濟(jì)性等有著重要的影響。盡管水潤(rùn)滑橡膠尾軸承已有100多年的使用史，但其基礎(chǔ)研究仍然薄弱，尤其在其摩擦振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理方面。故而開(kāi)展以減振降噪為目的的水潤(rùn)滑尾軸承材料研制，摩擦振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理的理論及試驗(yàn)研究，具有重要的理論意義及軍事應(yīng)用價(jià)值。
　　 文中結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，開(kāi)展水潤(rùn)滑橡膠尾軸承相關(guān)摩擦性能、摩擦振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理等關(guān)鍵問(wèn)題的研究

2、。主要工作如下：
　　 (1)建立了水潤(rùn)滑橡膠尾軸承摩擦振動(dòng)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(dòng)位移隨時(shí)間f的變化規(guī)律，分析了正壓力、溫度等因素對(duì)分析模型穩(wěn)定性的影響。
　　 (2)在丁腈橡膠中加入U(xiǎn)HMWPE和石墨粉末進(jìn)行共混改性，制備了一種低摩擦的新型水潤(rùn)滑尾軸承用復(fù)合橡膠材料SPB-N。其物理力學(xué)性能達(dá)到中國(guó)船標(biāo)CB/T769--2008和美國(guó)軍標(biāo)MIL-DTL-17901C(SH)的

3、要求。其摩擦系數(shù)達(dá)到了美國(guó)軍標(biāo)MIL-DTL-17901C(SH)的標(biāo)準(zhǔn)，在低速下更優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)。局部最大比壓可達(dá)到0.70 MPa。
　　 (3)通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)臺(tái)架的改進(jìn)，以模擬全幅軸承摩擦副的形式，進(jìn)行了SBR和SPB-N兩種新材料的試塊試驗(yàn)。測(cè)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(jī)理。針對(duì)橡膠層的硬度和厚度及其交互作用對(duì)摩擦系數(shù)影響的顯著程度，進(jìn)行了雙因素有交互作用的正

4、交分析。結(jié)果表明，試塊的動(dòng)摩擦系數(shù)隨橡膠層厚度、硬度的降低而降低，二者對(duì)水潤(rùn)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(duì)水潤(rùn)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先保證橡膠層厚度值。與SBR相比，共混改性制備的復(fù)合橡膠SPB-N試塊因其優(yōu)良的自潤(rùn)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(jī)理及影響因素。通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，借

5、助高速相機(jī)拍攝試塊橡膠層隨試驗(yàn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)情況，編寫相應(yīng)的圖像處理軟件來(lái)提取追蹤點(diǎn)的振動(dòng)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(yàn)法，研究了速度、比壓、橡膠層的硬度、厚度、潤(rùn)滑條件等因素對(duì)水潤(rùn)滑橡膠軸承表面粘-滑現(xiàn)象的影響程度。結(jié)果顯示，各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響按大小排序如下：潤(rùn)滑條件、比壓、橡膠層硬度、橡膠層厚度，即在潤(rùn)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(yīng)。