摘 要

随着绿色船舶概念的提出和环境友好型社会的建立，安全高效环保的尾轴承材料越来越值得关注，超高分子量聚乙烯尾轴承材料是建立在水润滑条件下的尾轴承材料。超高分子量聚乙烯同其他的聚合物材料相比，抗冲击性极佳，耐磨损性能好，自身润滑性，能够耐低温，抗化学腐蚀性好，耐应力开裂性好，抗粘附性强，卫生性好等优点，被广泛的应用于化工、医学、纺织、矿业、冶金、建筑、电力、水利、煤炭等领域。

在CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机上，分别在50r/min和500r/min条件下加载不同负荷，测试并记录点坑纹理结构和无形貌超高分子量聚乙烯的试验材料在不同工况下的摩擦系数，分析比较点坑纹理结构对表面摩擦性能的影响。在电子天秤上记录试验前后磨损量的变化。

在同一条件下在同一转速下，试验材料随载荷的增大，磨损量有少量增加总体趋于稳定。在较低转速下能得到较低的摩擦系数，自润滑性能明显增强，在较高转速条件下，摩擦系数减小幅度不大，试验稳定性明显增强。

对比点坑纹理结构的和无形貌的试验材料得到结论 在转述高的时候点坑纹理结构更容易形成水膜，摩擦磨损系数减小，式样稳定性增强。

关键词：超高分子量聚乙烯；摩擦；磨损；改性

Abstract

With the concept of green ship and the establishment of environmentally friendly society, safe and efficient and environmentally friendly stern bearing materials become more and more interesting. The stern bearing material of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is applied in water lubricated condition. Compared with other polymer materials, UHMWPE is widely used as its excellent impact resistance, good wear resistance, self-lubricity, low temperature resistance, good chemical resistance, good resistance to stress cracking, anti-adhesion Strong, health and other advantages.

The experimental materials were tested and recorded on the CBZ-1 ship shaft friction and wear tester under the different applied loads and the rotational speeds of 50 r/min and 500 r/min. The experimental materials of ultra-high molecular weight polyethylene were tested and recorded under the different working conditions. The effects of the pit texture on the surface tribological performances were compared and analyzed. The changes of wear losses before and after the tests were recorded using an electron balance. The wear losses of tested material were a little increased and then overall stabilized with the load increased. The low coefficient of friction can be obtained at lower speed, and the self-lubricated performance was obviously enhanced. Under the running condition of high rotational speed, the friction coefficient decreased and the test stability was obviously enhanced.

Comparison of the pit texture and the original surface of the tested material, it concluded that the pit texture structure is more likely to form the water film, friction and friction coefficient is small under the high rotational speed.

Keywords: UHMWPE；Friction; Wear；Modification

目 录

第一章 绪论 1

1.1 论文背景及研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外研究 2

1.2.2 国内研究 2

1.3 本文思路 3

1.4 本章小结 3

第二章 水润滑尾轴承材料现状分析 4

2.1 水润滑尾轴承研究现状 4

2.2 木类材料 4

2.3 金属材料 5

2.4 陶瓷材料 5

2.5 工程塑料 5

2.5.1 超高分子量聚乙烯 5

.2.5.2超高分子量聚乙烯加工成型方法 6

2.6 本章小结 6

第三章 试验设备及试验设计 7

3.1 试验背景 7

3.2 试验设备 7

3.2.1 摩擦磨损试验设备 7

3.2.2 试样磨损质量的测量设备 8

3.2.3 表面形貌分析设备 8

3.4 试验目的 9

3.5 试验内容及步骤 9

3.5.1 摩擦系数试验 9

3.5.2 磨损试验 9

3.6 本章小结 9

第四章 试验数据的分析处理 10

4.1 点坑纹理结构材料摩擦机制的分析 10

4.2 摩擦试验的试验数据分析处理 10

4.2 磨损试验的试验数据分析处理 12

4.3 磨损表面形貌分析 13

4.3 本章总结 15

第五章 结论与展望 16

5.1 结论 16

5.2 展望 16

参考文献 17

致谢 18

第一章 绪论

1.1 论文背景及研究意义

目前人们对环境保护的问题的关注度日渐上升，节能环保成为了当前发展的主要旋律，节能环保也是制约我国发展的重要因素。目前国内环境保护的大环境不够明朗，人们的环保意识也不够强，大量的化工企业乱排乱放，垃圾随意丢弃不分类处理，水之源的浪费都直接在破坏人类的生存环境，其中环境雾霾就是一个直接的反馈，已经给人们严重的警告，告诫人们应该尊重生态环境，其中水资源是人必不可少的物质之一。对水之源的保护是我们每个人应该有的责任和义务，水污染的来源之一就是我们所熟悉的船舶行业，其中船舶尾管的润滑油的泄漏就是一个很重要的因素之一。众所周知任何一个生态系统都有自我调节能力，也就是生态系统遭到破坏的时候的自我恢复能力，在海洋中船舶密度小，海洋面积大，污染严重的以近海为主其中包括众多港口。内河流域，船舶运输压力大，来往船只众多，受限与相关机构的管理压力以及流域的自我恢复能力差，在内河流域的污染程度要严重高于海洋的污染程度，因此减少船舶滑油污染具有很重要的价值，据不完全统计，常年在沿海港口以及长江流域的船只超过50万只，通过这些船舶尾管泄漏的润滑油每年达到数百万吨之多。对水生态环境带来的压力是巨大的^[1]。