水润滑聚合物尾轴承材料的摩擦学性能及其磨损预测

发布时间：2020-09-04 09:07

　　尾轴承是船舶推进系统的关键支撑、易损部件,其性能的可靠性直接影响船舶的安全性和经济性。作为船舶的运动部件,磨损导致的失效是尾轴承的主要损坏形式,研究尾轴承的摩擦磨损特性,并对其寿命做出预测具有重要的工程和实际意义。本文以塑料、树脂纤维和橡胶材料作为研究对象,着重分析3种材料制成的尾轴承在不同载荷、不同转速、不同润滑条件下的摩擦磨损机理,通过对比分析摩擦系数、磨损量、表面形貌等信息推测聚合物尾轴承在不同工况下的磨损形式;运用激光干涉表面轮廓仪和VHX-2000超景深三维显微镜观测磨损后试样的表面特征,为理论分析提供依据;用正交试验的数学方法探究了材料、载荷、转速对磨损的影响强度;基于威布尔分布和极大似然估计等数学方法建立了水润滑聚合物尾轴承的可靠性寿命经验公式。本文首先根据尾轴承的实际运营工况设计了实验,试验在CBZ-1摩擦磨损试验机和SSB-100试验台架上进行,选取塑料、树脂纤维、橡胶材料和铸铜作为摩擦副,分水润滑和干摩擦两种润滑状态分析了不同材料、不同载荷、不同转速下摩擦系数和磨损量的变化规律,并探究了摩擦系数和磨损量变化的原因。结果表明:塑料材料的摩擦磨损性能最好,树脂纤维材料次之,橡胶材料的摩擦磨损性能最差。运用正交试验的数学方法探究了水润滑状态下材料、转速、载荷3种试验因素对磨损量影响程度的大小,结果表明3种因素对尾轴承的磨损量均无显著影响,其影响程度由大到小分别是材料、转速和载荷。结合磨损后摩擦副的表面形貌观测,分析了不同工况下尾轴承的主要磨损形式,结果表明水润滑的状态下3种材料的磨损形式较为稳定,干摩擦的状态下磨损形式与材料、载荷、转速均有密切关系。基于威布尔分布建立了水润滑聚合物尾轴承可靠性寿命的评估公式,结果表明故障分布函数与经验故障分布函数拟合较好,可实际应用于水润滑聚合物尾轴承平均寿命、额定寿命和中位寿命的评估,为水润滑聚合物尾轴承的安全维护提供了理论支持。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U664.21
【部分图文】：

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润滑尾轴承简介承是船舰推进系统中的重要构成，它支撑着螺旋桨轴，其平耐久性对船舶的航行安全、高隐蔽性能以及运营费用产生极轴系运转的稳定性有所欠缺，且施加于轴承的附加载荷极其旋桨自身重力以及水对螺旋桨的反向作用力，导致轴承承受，使得局部载荷过大，产生应力集中，最终导致极易发生振环境（海水的腐蚀性、含砂水质等）使得船舶尾轴承的运行的粘度较低，使得船舶尾轴承在低转速的情况下难以形成有得尾轴承与尾轴之间容易产生极为严重的摩擦磨损[1]。聚合物船舰尾轴承中不可或缺的一类，具有良好的自润滑性能、耐和经济性能，被广泛地运用于船舶尾管轴承承载系统，它在如图 1-1 所示。

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±0.2％）、不同润滑介质（水润滑，干摩擦，泥沙工况）等试验工况。图 2-1（b）是该实验机的结构图，试验时尾轴承式样固定在承载盘上处于静止状态，对磨铜盘在变频电机的带动下旋转，通过试验机底部的电动涡轮蜗杆升降机控制承载盘的升降，粗调接触压力，通过摇把细调接触压力。试验过程每 5 秒自动采集一次转速、扭矩、载荷、功率、摩擦系数的数据，试验完毕后可导出数据的Excel 表格进行分析处理。

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图 2-2 SSB-100 水润滑尾轴承试验台架水温控制设备转速、载荷和润滑介质对水润滑尾轴承摩擦磨中聚合物式样与对磨铜盘在对磨的过程中会产下尾轴承摩擦产生的热量会被润滑介质带走，设备摩擦产生的热量会不停的集聚，最终或许结果。为了最大程度上模仿实船水润滑尾轴承引入水温控制设备极有必要。用的水温控制设备是武汉理工大学可靠性工程示。它能在 CBZ-1 船舶轴系摩擦磨损试验机运定的温度范围内。工程实际上我国的常温是 2的温度，如循水温度（自然水温），本课题中的

【参考文献】