水润滑橡胶轴承摩擦性能及润滑状态的实验研究

为了研究载荷、转速及其交互作用对水润滑轴承摩擦性能的影响,在MPV-20D屏显式摩擦磨损实验机上进行实验,测定轴承在清水、含沙量为0.5%和3%三种工况下,不同转速和载荷时的摩擦因数,并对实验结果进行等重复双因素方差分析。结果显示,转速和载荷均对轴承摩擦性能有着显著影响,其中以转速最为明显;含沙量为0.5%和3%的工况中交互作用对轴承摩擦性能的影响也较为显著,在相关轴承的设计和研究中应当充分考虑这几个因素的影响;此外,还根据实验数据绘制了Streibeck曲线,以研究水润滑橡胶轴承润滑状态的变化情况。     

轮缘推进器水润滑聚晶金刚石推力轴承承载性能试验研究

为解决舰船轮缘推进器（RDT）水润滑推力轴承承载能力差、使用寿命短等问题,提出采用超硬材料聚晶金刚石（PCD）为摩擦副的重载水润滑推力轴承设计方案。研制了金刚石粒度分别为10 μm,25 μm和35 μm的PCD推力轴承并开展了台架试验和RDT样机试验。台架试验结果表明,粒度为10 μm的轴承在重载工况下的摩擦因数波动剧烈,而粒度为25 μm和35 μm的轴承在20 MPa比压下可以稳定工作。该比压比现有RDT采用常规软/硬材料配副的水润滑推力轴承比压提高了40倍。转速为400 r/min时轴承的稳定摩擦因数约为0.015,且在数十小时的试验中无磨损迹象。粒度为35 μm的轴承通过了在RDT样机上开展的为期1个月的启停、加减速、高速重载等严苛工况下的试验考核,证明水润滑PCD推力轴承可以胜任RDT极端恶劣环境的工作。     

网状表面织构对水润滑轴承摩擦磨损性能的影响

为研究网状表面织构对水润滑轴承摩擦性能的影响,利用ANSYS对布置有不同密度和深度的轴承模型进行流固耦合仿真,研究不同网纹条件下水膜的承载能力;使用3D打印技术制备不同深度与密度的网状纹理的试样,使用CBZ-1摩擦磨损试验机进行摩擦试验并实时采集摩擦因数,利用表面轮廓仪对试样磨损表面的形貌进行观测。仿真结果表明:在忽略空蚀的条件下,同一转速下水膜承载能力基本随着网纹深度的增加先增大后减小。试验结果表明:合适的网状纹理表面织构能够有效改善水润滑轴承的润滑条件,进而提升轴承摩擦磨损性能;在试验低速条件下间隔5 mm、深1.5 mm的网纹织构能够有效促进摩擦表面形成润滑水膜,从而大幅改善摩擦表面的润滑条件,降低约22%的摩擦因数和约38%的磨损量,同时高速工况下该网纹织构仍可降低磨损量。     

UHMWPE基水润滑轴承摩擦及润滑特性的试验研究

针对纤维填料改性UHMWPE水润滑轴承的摩擦磨损性能进行研究。在平面摩擦磨损试验机上对玻璃纤维及碳纤维填料对UHMWPE复合材料摩擦性能进行试验,并分析GF-CF-UHMWPE材料与Thordon SXL材料在干摩擦、水润滑工况下的摩擦因数及磨损量。最后,采用径向水润滑轴承试验台对比研究了GF-CF-UHMWPE轴承和Thordon SXL轴承在不同载荷下摩擦因数随转速的变化规律。结果表明:纤维填料能显著增强UHMWPE的减摩性和耐磨性,GF-CF-UHMWPE材料具有更好的耐温性能,线性热膨胀系数也显著减小;GF-CF-UHMWPE轴承具有相同载荷下启动转速低,启动摩擦因数小的特性。     

长径比对重载工况水润滑轴承性能的影响

水润滑轴承在工作中存在表面粗糙峰接触等摩擦问题,而合理的长径比可以改善轴承润滑状态。以重载水润滑轴承为研究对象,建立水润滑轴承混合润滑热模型,通过有限差分法计算求解,研究长径比对重载水润滑轴承性能的影响。结果表明：在相同载荷条件下,增大长径比可增强水膜承载力、提高最小膜厚进而改善轴承润滑状态,可使轴承压力分布均匀、削弱应力集中效应从而提高轴承使用寿命;低速时增大长径比可降低摩擦因数,但高速时摩擦因数随长径比的增大而增大;增大长径比还可降低轴承温度,但不利于水流的轴向端泄排出。     

水润滑橡胶轴承的制备及摩擦磨损性能研究

以丁腈橡胶(NBR)为基体,制备水滑润橡胶轴承;研究填料、载荷、转速、润滑介质、NBR品种等因素对橡胶轴承在水润滑介质中的摩擦磨损性能的影响,并分析其摩擦和磨损机制。结果表明,炭黑量和二硫化钼添加量明显影响橡胶轴承的摩擦因数和磨损量;随着载荷的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均呈现先增大后减小再明显增大的趋势;随着转速的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均明显减小,并且在海水中的摩擦因数和磨损量均大于在淡水中的摩擦因数和磨损量。     

不同材料水润滑艉轴承的摩擦特性和磨损寿命研究

为实现船舶艉轴水润滑艉轴承不同工况下的合理选型,采用摩擦磨损试验机,对比研究常用的普通塑料和金属塑料合成橡胶轴承在淡水和海水润滑下的磨损特性,通过加速试验比较2种橡胶轴承的磨损寿命。结果表明:海水润滑下轴承的摩擦因数和磨损率都要高于淡水润滑下;海水润滑下,普通橡胶轴承比合成橡胶轴承的摩擦因数和磨损率要小,正常使用寿命要高,而淡水润滑下则相反。因此,当船舶的艉轴承采用淡水润滑时,适合使用金属塑料合成橡胶轴承,当采用海水润滑时,适合使用普通橡胶轴承。     

水润滑橡胶轴承摩擦磨损性能的研究

以丁腈橡胶（ＮＢＲ） 为基体,制备水滑润橡胶轴承;研究填料、载荷、转速、润滑介质、ＮＢＲ品种等因素 对橡胶轴承在水润滑介质中的摩擦磨损性能的影响,并分析其摩擦和磨损机制。结果表明,炭黑量和二硫化钼添加量明 显影响橡胶轴承的摩擦因数和磨损量;随着载荷的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均呈现先增大后减小再明显增大 的趋势;随着转速的增大,橡胶轴承的摩擦因数和磨损量均明显减小,并且在海水中的摩擦因数和磨损量均大于在淡水 中的摩擦因数和磨损量。     

半金属基粉末摩擦片摩擦磨损性能研究

在不同工况下研究半金属基粉末摩擦片与淬火45#钢配副时,载荷和转速对其摩擦磨损性能的影响,并分析其磨损机制。结果表明,在油润滑和水润滑下,半金属基摩擦片高速下的磨损量要明显低于低速下的磨损量,而干摩擦下其高载高速下的磨损要高于高载低速时的磨损量。油润滑下随载荷的增大,半金属基摩擦片的摩擦因数逐渐升高;水润滑下随载荷的增大,高速时摩擦因数先增大后减小,低速时则逐渐降低;干摩擦下随载荷的增大,高速时摩擦因数呈现出先升高后降低再升高的趋势,低速时则先升高后降低。干摩擦时摩擦面十分粗糙,有比较明显的沟状磨痕和硬质颗粒脱落后残留的凹坑;而水润滑和油润滑时摩擦面较为光滑。     

改性尼龙水润滑轴承摩擦学性能试验研究

针对舰艇推进系统用水润滑轴承低噪声设计需求,研制改性尼龙（PA）的轴承材料及轴承样机,利用多功能摩擦磨损试验机对改性PA材料样品进行摩擦学性能试验,并与丁腈橡胶和赛龙SXL材料的摩擦学性能进行对比;在水润滑轴承试验台上开展PA轴承样机转速特性试验和载荷特性试验,获取不同比压和转速下摩擦因数和振动特性数据。研究结果表明：与丁腈橡胶和赛龙SXL材料相比,改性PA材料具有摩擦因数小、磨损率低的优点;低转速下,水润滑轴承摩擦因数随转速增大而减小,随比压增大而增大,转速增加至100 r/min后,摩擦因数变化趋势逐渐减缓;在工作转速范围内改性PA材料水润滑轴承无异常摩擦振动和噪声。研究结果为舰艇低噪声水润滑艉轴承设计提供参考。     

高温、水介质下GH05轴承材料摩擦磨损性能*

高温、水介质润滑环境下轴承用高温无磁合金GH05材料的性质会发生转变,影响其磨损系数,进而影响轴承磨损性能,导致轴承振动噪声加剧。利用高温摩擦磨损试验机开展高温、水介质润滑下高温无磁合金GH05材料的摩擦磨损试验,分析温度、载荷、润滑对材料摩擦磨损性能的影响,获取关键性能参数,为特殊工况和润滑条件下的轴承寿命评估提供试验数据。结果表明：对于轴承用材料高温无磁合金GH05,在高温300 ℃时的摩擦因数约为0.53,在水介质润滑条件下的摩擦因数约为0.35;相比于常温25 ℃下摩擦因数,高温300 ℃环境下摩擦因数波动范围小,稳定性更强;相比于干摩擦状态,水介质润滑条件下摩擦因数小,稳定性好;随着温度的升高,无磁合金材料GH05的耐磨性降低;相同试验载荷下,无磁合金材料GH05在高温300 ℃干摩擦条件下的磨损体积最大,在常温水介质润滑条件下磨损体积最小。高温无磁合金材料GH05的磨损系数在高温300 ℃干摩擦条件下取值范围为1.93×〖JP〗10-7~3.02×10-7mm2/N。     

水润滑橡胶尾轴承摩擦、磨损试验研究

与传统的金属轴承不同,水润滑轴承一般由非金属材料制成,材料的性能是决定轴承工作性能和使用寿命的一个主要因素,而橡胶材料是水润滑轴承的最佳选择。通过在船舶尾轴承试验机上进行水润滑橡胶尾轴承摩擦、磨损模拟试验,研究了橡胶尾轴承的摩擦原因及摩擦因数的影响因素和橡胶尾轴承的磨损原因及其影响因素。     

橡胶层厚度和硬度对水润滑整体式轴承摩擦因数的影响

以自然水为润滑介质，用MPV-20B型摩擦磨损试验机分别研究了不同橡胶层厚度和硬度的水润滑整体式轴承的摩擦因数，得到了它的变化规律并对作用机理进行了分析。结果表明：橡胶层厚度增大，摩擦因数有减小的趋势；橡胶层硬度增大，摩擦因数有增大的趋势。     

船舶可倾瓦推力轴承工况参数对润滑特性的影响

为研究船舶工况参数对可倾瓦推力轴承稳态和瞬态润滑特性的影响,利用Matlab建立船舶可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,考虑轴瓦的热弹性变形,联立黏温方程、能量方程、油膜刚度和阻尼系数方程求解模型,研究热弹性变形以及不同载荷和转速情况下船舶可倾瓦推力轴承的润滑特性。结果表明：考虑热弹性变形时,最小油膜厚度增大,最大油膜压力和最高油膜温度降低;在正常运行工况条件下,轴瓦的热弹性变形有利于改善推力轴承的润滑性能,轴承设计时应考虑材料的抗压性和耐热性;在转速不变时随着载荷的增大,最小油膜厚度降低,最大油膜压力、温度、油膜刚度和阻尼均增加,需要特别注意重载工况下轴承的动压润滑状况;在载荷相同的情况下,随着转速的提高,油膜厚度和油膜温度增大,油膜压力变化不明显,油膜刚度和阻尼随转速增大而降低,在转速较低时下降较为明显。研究结果为优化轴承设计、提高轴承运行的可靠性和稳定性提供参考。     

水凝胶/热塑性聚氨酯复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能

为提高水润滑轴承的承载能力，利用水凝胶在水润滑条件下的水合作用来改善热塑性聚氨酯（TPU）轴承材料的摩擦学性能。利用聚乙烯醇、海藻酸钠、壳聚糖等材料制备水凝胶颗粒，并通过熔融共混法制备水凝胶/TPU复合材料；在0.3和0.5 MPa的载荷下测试复合材料的摩擦磨损性能，利用激光干涉表面轮廓仪和扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌，分析其磨损机制。结果表明：水凝胶微粒可以通过水合润滑改善摩擦副的润滑条件，从而降低摩擦因数和磨损量，提高复合材料的摩擦性能；水凝胶质量分数4%时复合材料具有最佳的摩擦磨损性能，其在0.3和0.5 MPa工况下相对于TPU试样的平均摩擦因数减少率分别为52.31%和43.94%。研究结果为开发高性能水润滑轴承材料提供了一种方法。     

二硫化钼改性水润滑尾轴承摩擦磨损性能研究

以橡塑复合材料为基体,将纳米和普通二硫化钼添加到基体材料中,制备一种水润滑橡塑复合尾轴承材料。通过试验探究复合轴承材料在不同载荷和转速下的摩擦磨损性能。试验结果表明:在相同载荷下,复合材料摩擦因数随着转速的升高先逐渐降低并最终趋于稳定,在相同转速下,复合材料摩擦因数随着载荷的升高而逐渐降低;复合材料摩擦因数随着二硫化钼添加量的增加先降低后升高,且纳米复合轴承材料的摩擦因数都要低于普通复合材料;二硫化钼改善了材料的摩擦性能,但没有改善材料的耐磨性;改性复合材料的磨损形式属于黏着和磨粒磨损。     

赛龙轴承材料摩擦学性能的试验研究

利用数显式高速环块摩擦试验机,对赛龙轴承试块/镀镍钢环配副,分别在干摩擦、湿润滑、海水润滑条件下,进行摩擦磨损试验研究,分析赛龙轴承的摩擦磨损性能.结果表明:赛龙干摩擦时的平均摩擦因数为0.4左右,相对其他非金属材料,赛龙的干摩擦性能较好,但赛龙不耐高温,高温时材料表面会被破坏生成丝状磨屑;湿润滑时赛龙的摩擦因数比干摩擦时的低,说明湿润滑时已处于边界润滑状态;海水润滑时摩擦因数较低,此时润滑状态逐渐变为完全流体动压润滑状态.正交试验结果表明,干摩擦和湿润滑时,转速变化对摩擦因数的影响较大;海水润滑时,载荷变化对摩擦因数影响较大.     

屏蔽泵水润滑石墨推力轴承摩擦学性能的研究

本文分析了影响水润滑石墨推力轴承摩擦学性能的主要因素,如润滑水膜厚度、温升、载荷及转速、轴承材料的性能等,提出了提高水润滑轴承摩擦学性能的主要方法,如创建容易获得稳定润滑水膜的工况条件,缩短轴承的启动时间,减小轴承负载,选用合适的摩擦副材料等。     

镀银膜轴承在油和脂润滑下的摩擦性能

试验研究镀银膜轴承在干摩擦、润滑油和润滑脂复合润滑下的摩擦性能。试验结果显示:在中低转速下,镀银膜轴承在银膜和液体润滑剂(油和脂)复合润滑下的摩擦因数仅相当于银膜干摩擦下摩擦因数的10%左右,且变化平稳;在高转速下,试验轴承在银膜和液体润滑剂复合润滑下的摩擦因数随转速增加而增加,且银膜与润滑脂复合润滑条件下的摩擦因数随转速增加得更快,但仍小于银膜干摩擦下的摩擦因数;镀银膜轴承在银膜和液体润滑剂(油和脂)的复合润滑下的磨损小于银膜干摩擦时的磨损;中低转速下,镀银膜轴承在液体润滑剂(油和脂)复合润滑下的摩擦磨损性能远优于银膜干摩擦时的摩擦磨损性能。     

内衬厚度对水润滑橡胶艉轴承摩擦性能的影响

基于流固耦合的基本理论,考虑橡胶衬层弹性变形因素,构建出水润滑艉轴承橡胶内衬有限元模型,利用MATLAB软件数值分析橡胶内衬厚度对水膜厚度和水膜压力的分布状况及摩擦性能的影响规律,并在SSB-100型艉轴承试验机上进行试验验证。研究结果表明:在相同的工况下,随着内衬厚度的增加,橡胶衬层弹性变形增大,水膜厚度增大,水膜压力减小;相应地,流体润滑效果越好,摩擦因数越小;在相同厚度下,随着转速的增大,摩擦因数先减小后趋于平稳。试验结果验证了仿真分析的正确性。