【摘 要】
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水润滑轴承作为舰艇传动系统的一大关键部件,其材料性能直接决定了舰艇的工作效率和稳定性。水润滑轴承的应用已有百年之久,但是目前绝大多数国内舰艇所配备的水润滑轴承仍然依赖进口,同时水润滑轴承自身存在粘-滑现象、易磨损等问题。因此对水润滑轴承粘-滑现象和磨损问题进行研究,进而研制性能更好的新型水润滑传动轴承材料,具有十分重要的意义。本文以水润滑传动轴承为研究对象,开展水润滑轴承材料相关粘-滑现象和摩擦磨
【基金项目】
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国防科工局XX机电产品科研项目；
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水润滑轴承作为舰艇传动系统的一大关键部件,其材料性能直接决定了舰艇的工作效率和稳定性。水润滑轴承的应用已有百年之久,但是目前绝大多数国内舰艇所配备的水润滑轴承仍然依赖进口,同时水润滑轴承自身存在粘-滑现象、易磨损等问题。因此对水润滑轴承粘-滑现象和磨损问题进行研究,进而研制性能更好的新型水润滑传动轴承材料,具有十分重要的意义。本文以水润滑传动轴承为研究对象,开展水润滑轴承材料相关粘-滑现象和摩擦磨损性能等问题研究,在保留水润滑轴承摩擦副力学和运动学基本特性的前提下,将舰艇传动系统中水润滑轴承之间的实际摩擦运动简化为“环-块”摩擦模型,研究不同条件下UHMWPE材料的粘-滑现象与磨损特性。主要采用热混-热压制样工艺,制备Nano-Si C填充改性UHMWPE/橡胶复合材料,利用Mrh-3型环-块摩擦磨损试验机评价复合材料在不同条件下与对偶钢环（GCr15）之间的粘-滑现象与摩擦磨损性能。并通过定量分析不同程度水润滑条件对粘-滑现象的影响,从而探究其影响程度,利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和非接触式光学三维轮廓仪分析表征了磨损表面的变化。理论分析结合试验研究,从微观层面深入探析水润滑轴承材料的粘-滑现象机理和摩擦磨损机理。其主要结论如下:（1）在低速、重载、启停和不同水润滑状态下,纳米填料改性UHMWPE复合材料后其粘-滑现象均有明显改善。由此可知,润滑充分时,增大速度、减小载荷和添加纳米填料可有效改善水润滑轴承的粘-滑现象。（2）水润滑条件不同,UHMWPE复合材料磨损机理也不同。全水工况时,仅发生少许疲劳磨损,当水量降低一半时,逐渐出现黏着磨损;当水量降至四分之一时,黏着磨损更早出现。（3）工况条件和纳米填料对复合材料均有较大影响。当载荷逐渐提升,UHMWPE材料的摩擦系数与磨损率均逐渐减小;随着纳米填料比例的增加,试样磨损表面的橡胶颗粒脱落情况有效改善,磨损率和摩擦系数显著降低。综上所述,纳米填料可有效改善水润滑轴承的粘-滑现象和摩擦学性能,减小舰艇传动系统的噪声污染,增加轴承的服役寿命,进而提高舰艇的安全性能,对我国舰艇传动系统轴承的发展具有重要意义。
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