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热塑性聚氨酯水润滑轴承材料的摩擦学性能研究
| 论文题名： | 热塑性聚氨酯水润滑轴承材料的摩擦学性能研究 |
| 关键词： | 船舶推进系统;水润滑轴承;热塑性聚氨酯;泥沙工况;热老化工况;摩擦学性能 |
| 摘要： | 船舶水润滑轴承作为推进系统的关键部件，因其以水为工作介质而具有绿色环保、安全性高、节省资源和结构简单等优势。但长江水域中泥沙颗粒问题突出，在航行中还存在着热老化严重等问题，这些因素都会导致水润滑轴承材料出现严重的摩擦磨损。长江水域这一特殊环境要求水润滑轴承材料不仅要满足摩擦磨损性能，还应具备良好的耐泥沙性能和耐热老化性能要求。因此，揭示水润滑轴承材料在泥沙工况和热老化工况的摩擦磨损机理，对水润滑轴承在长江水域的应用具有重要的实际意义。 首先，在泥沙条件下，选用60A、70A、80A和90A四种邵氏硬度TPU材料，研究硬度对其摩擦学性能的影响。结果表明：硬度为70A的TPU水润滑轴承材料最适合用于泥沙条件。硬度为60A和70A的TPU的摩擦系数都比较稳定。70A的总磨损量比60A的少45.9%。70A硬度的TPU具有较好的延展性和嵌藏性，磨损表面仅发生轻度磨损、卷曲和微犁。 其次，依照水润滑轴承泥沙试验环境设置的规范和要求，研究泥沙成分对其摩擦磨损性能的影响。结果表明：与无泥沙工况相比，膨润土成分下的TPU材料平均摩擦系数下降了35.6%，膨润土改善了摩擦副表面的润滑状态，起到润滑和减磨作用；而在石英砂成分下，平均摩擦系数上升了13.5%，TPU材料表面在循环接触切削应力作用下，发生严重的剥落和撕裂，主要磨损机理是磨粒磨损和疲劳磨损。 最后，以泥沙环境下TPU材料摩擦磨损产生大量摩擦热为启示。模拟热加速老化，研究热老化对TPU水润滑轴承材料摩擦学性能的影响。试验结果表明：70℃老化120h热塑性聚氨酯的平均摩擦系数降低了57.5%；复杂的化学变化改善了热塑性聚氨酯的有序结构，增加次晶和结晶度，摩擦系数降低；90℃老化600h热塑性聚氨酯的平均摩擦系数上升了32%；进一步老化造成大分子在应力集中处断裂，使部分柔性分子链脱离基体，摩擦性能恶化。 综上，长江水域泥沙环境对水润滑轴承材料性能的影响机理研究，对水润滑轴承在泥沙水域环境的应用具有重要的指导意义。 |
| 作者： | 贾郑铭 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 袁成清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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