摘 要

尾轴承是支撑船舶轴系的重要部件之一，水润滑尾轴承是目前使用最为广泛的尾轴承种类。尾轴承的摩擦磨损性能对于船舶轴系的工作性能有着很大的影响，其使用寿命以及工作时的稳定性直接影响到了船舶航行时的安全性能。

本文以聚乙烯为基体，在其中加入一定量的愈创树脂，制成新型水润滑尾轴承材料。在总结了国内外海水对于尾轴承摩擦磨损性能影响的研究基础上，选择了温度、盐浓度以及海洋大气环境作为主要的影响因素。在模拟海水平均温度3.8℃以及海洋大气中的含盐量的基础上，设计了三种不同浓度的盐水（1.714%，3.5%，5%）。使用CBZ-1摩擦磨损试验机，对材料在三种浓度盐水中的摩擦磨损性能进行了测试，并加入了一组不含愈创树脂的高密度聚乙烯材料进行对比试验。在试验结束后，对材料的磨损量及表面形貌进行了测量与分析。

试验结果表明：在高密度聚乙烯中添加适量的愈创树脂，可以使材料具有自润滑性能，从而改善材料的摩擦磨损性能。根据此次试验，愈创树脂的最佳含量为0.5%。

关键词：水润滑；海洋环境；轴承材料；摩擦性能

Abstract

Stern bearing is one of the most important components to support the ship shaft. The water-lubricated stern bearing is the most widely type used in bearings. the working performance of ship shaft was greatly influenced by the friction and wear performances of the water-lubricated bearing . The service life and the working stability of stern bearings directly affected the safety performance of the ship during the sailing.

In this paper, the polyethylene was used as matrix, and a certain amount of guaiacum was added as additives. In order to made a new water-lubricated bearing material. The temperature, salt concentration and Marine atmospheric environment were obtained as the main influencing factors after summarized the seawater influence to the friction and wear performance of the material both in home and abroad. the seawater average temperature 3.8℃ and salt concentration in its atmosphere were simulated during the test, and three different concentrations of salt water（1.714%，3.5%，5%）Were designed. The CBZ-1 tester was employed to test the friction and the wear performance of the new water-lubricated bearing material. As a contrast test, the polyethylene material without guaiacum were tested in the different concentrations of salt water. After the test, the worn surface morphologies and wear extent of samples were measured and analyzed.

The result shows that the self-lubricating properties of polyethylene was obtained by adding appropriate guaiacum to the material. Moreover, it also improved the friction and wear performance of the material. According to the test, the most suitable content of the guaiacum is 0.5%.

Key words: Water-lubricated; Marine environment; Bearing material; Friction performance

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究目的及意义 2

1.3国外研究现状 3

1.3.1水润滑尾轴承摩擦学研究 3

1.3.2水润滑尾轴承材料研究 4

1.4 目前存在的问题与不足之处 5

1.5本文主要内容 5

1.6本章小节 6

第2章 试验材料的制备及试验方法 7

2.1 试验材料概述 7

2.1.1 高密度聚乙烯简介 7

2.1.2 愈创树脂简介 7

2.1.3试验材料制备及物理性能介绍 7

2.2试验设备及分析手段 8

2.2.1摩擦磨损试验设备介绍 8

2.2.2磨损量分析手段 9

2.2.3表面形貌测量设备 10

2.3试验设计 11

2.3.1海洋环境模拟方法 11

2.3.2转速设计 11

2.3.3载荷设计 11

2.4 试验步骤 11

2.5 本章小节 12

第3章 摩擦系数分析 13

3.1试验时间对材料摩擦系数的影响 13

3.2氯化钠溶液浓度对材料摩擦性能的影响 14

3.3愈创树脂浓度对材料摩擦性能的影响 16

3.4 本章小结 17

第4章磨损量及表面形貌分析 19

4.1 磨损量分析 19

4.1.1材料磨损量分析 19

4.1.2 铜盘磨损量分析 20

4.2 材料表面形貌分析 20

4.2.1 愈创树脂含量对表面形貌的影响 21

4.2.2 盐水浓度对材料表面形貌的影响 23

4.3 铜盘表面形貌分析 25

4.4本章小结 28

第5章 结论与展望 29

5.1 结论 29

5.2 展望 29

参考文献 30

毕业论文期间成果 32

致 谢 33

第1章 绪论

1.1研究背景

自从人类步入21世纪后，节能环保成为了世界的主旋律。作为人们日常生活中不可或缺的资源之一，水资源成为了重点保护的资源，关于水资源保护的法律法规日趋严格。保护珍贵的水资源更是我们每一个人都责无旁贷的责任。传统的油润滑尾轴承的制作材料多为金属材料，属于不可再生的珍贵资源。而且其以润滑油为润滑介质，不仅加工成本高，润滑油泄露也是一个无法彻底避免的问题。若想要降低润滑油的泄漏量，需要保证密封装置的严密性，这对密封装置的要求非常高。这将会大大增加密封装置的造价，使得船舶总成本增加，降低船东的经济收益。因此少有船东会为了降低润滑油的泄露而采用昂贵的密封装置。虽然每一艘船泄露的滑油量有限：根据相关统计，功率为880KW的船舶一年的润滑油泄漏量大约为3吨，相对于海水的总质量而言，可谓微不足道。但全世界数十万艘船加起来的总泄漏量十分巨大，近年来也发生了多起船舶润滑油大量泄露的事件。泄露的滑油流入水中，随着水一起流动，严重破坏了沿途的水域及周围的环境。随着节能环保日益深入人心，国际环保组织开始高度关注船舶润滑油泄露造成的水资源污染现象，一系列严格的法律法规被颁布。各国船级社也积极响应，颁布了一系列的船舶制造规范，以期加强船舶的环保性，美国甚至在部分水域不允许使用油润滑尾轴承的船舶航行。而使用以水位介质的水润滑尾轴承就可以很好的解决滑油泄漏这一问题，从而大大提高船舶的环保性。除开环保性能差，就油润滑尾轴承本身而言，其摩擦磨损性能较差，抗振抗噪抗腐蚀性能也都不如水润滑尾轴承。因此，与油润滑尾轴承相比，如图1.1所示的更为环保且性能更为优越的水润滑尾轴承无疑是更好的选择^[1]。