详情

原文传递纳米复合UHMWPE水润滑尾轴承材料摩擦学试验研究

论文题名：	纳米复合UHMWPE水润滑尾轴承材料摩擦学试验研究
关键词：	船舶水润滑尾轴承;超高分子量聚乙烯;改性处理;摩擦学性能
摘要：	船舶尾轴承主要起到支承螺旋桨、螺旋桨轴的作用。由于船舶运行过程中螺旋桨始终受到不可预测的不均匀力场作用，导致尾轴承同样经常处于非常恶劣的运行工况。目前根据轴承润滑介质不同，通常将船舶分为油润滑轴承船舶和水润滑轴承船舶。在日益严格的排放法规的下，水润滑轴承因其结构简单、无污染而越来越得到高校研究者和企业界的重视。　　超高分子量聚乙烯材料作为新世纪发现的新型塑料，自身就具有很好的摩擦学性能，作为船舶水润滑尾轴承材料虽然具有一定缺陷，但是可以通过材料改性进行弥补。因此本文主要研究以超高分子量聚乙烯为基体以纳米二硫化钼和氟橡胶对其进行改性的纳米复合UHMWPE材料的摩擦学特性。主要研究内容有探索出一套适合制备水润滑尾轴承试验试块的橡塑共混工艺包括具体操作方法和关键影响因子确定，并且通过微观组织结构观测评判共混工艺可行性；通过水润滑尾轴承台架试验探讨纳米二硫化钼和氟橡胶对超高分子量聚乙烯的改性规律以及新制备的水润滑复合超高分子量聚乙烯轴承的速度和比压特性、磨损特性、振动特性。　　经过试块制作、台架试验、微观观测、数据分析等一系列过程，本文得出纳米复合UHMWPE水润滑尾轴承材料在粉料高温高压状态烧结过程中主要呈现以白色的超高分子量聚乙烯为连续相，氟橡胶和纳米二硫化钼为离散相的单相连续结构。其中以纳米颗粒加入的二硫化钼材料基本能保持其纳米特性，部分出现团聚现象。　　在尾轴承台架上测试了纳米二硫化钼单因素改性超高分子量聚乙烯试块、氟橡胶单因素改性超高分子量聚乙烯试块、纳米二硫化钼和氟橡胶复合超高分子量聚乙烯试块的摩擦性能试验。结果表明：试块摩擦因数都随着线速的增加呈现摩擦因数逐渐减小的趋势；在水润滑条件下，二硫化钼对超高分子量聚乙烯材料单独改性并没有很好降低复合材料的摩擦因数；氟橡胶单独改性材料摩擦因数呈现整体下降、局部波动的趋势，并在20％比例时最低；二硫化钼和氟橡胶协同改性材料中，试块摩擦因数随着二硫化钼和氟橡胶比例升高逐渐下降，其中纳米二硫化钼比例为8%、氟橡胶比例为16%的材料摩擦性能最优。比压特性试验表明在相同转速下试块摩擦因数随着载荷增加呈现递增趋势，但是试块名义压强从1.4MPa加到1.96MPa时，摩擦因数并没有继续增加反而低于1.4MPa下的摩擦因数。　　磨损实验结果表明：纳米二硫化钼比例为8%、氟橡胶比例为16%的复合材料的耐磨性能最佳；在不同转速下试块表面会出现不同磨损类型低速时由于润滑水膜形成不充分磨损形态以磨粒磨损为主，在高速条件下试块表面出现明显排列整齐的冲蚀磨损。　　振动试验结果表明：同一试块振幅随着转速的增加而增大，且纵向振动频谱主要集中在0~50Hz、300~400Hz、600Hz左右，横向振动频谱主要集中在0~200Hz、300~400Hz、550~600Hz，从整体来看纵向振动幅度明显小于横向振动，其中4%MoS2+8%氟橡胶试块横向振动和纵向振动都优于其它试块。
作者：	程俊锋
专业：	轮机工程
导师：	周新聪
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文