摘 要

在船舶推进系统中，尾轴承是系统内外部动力互换起着撑持作用的重要部件，它关系着船舶作业的安适性、运营投入和机能等等方面。由于金属尾轴承存在滑油泄漏等诸多问题，目前越来越多地被水润滑尾轴承代替。尾轴承的各方面的机能取决于尾轴承的选材，所以对船舶水润滑尾轴承材料的性能探究意义深远。而微胶囊特殊的壳核构造使得其具备特殊的性能，添加了微胶囊的材料性能获得很大的增强。本文就是利用微胶囊的加入，制备出一种可以作为水润滑尾轴承材料的微胶囊结构聚合物材料，并对其进行摩擦磨损性能的研究。

往基体高密度聚乙烯中，添加四种不同重量百分比的微胶囊，制备出四种不同微胶囊重量百分比的仿生微胶囊结构聚合物材料。然后对微胶囊含量分别为0%、1%、3%、5%的四种材料设计并进行了摩擦磨损试验，获得材料的摩擦学性能。实验表明：通过分析摩擦系数，四种材料的摩擦系数都伴随转速的上升而下降，其中3%含量的材料的摩擦系数下降趋势最平缓，摩擦系数整体上是最小的；通过对复合材料销试样磨损质量的分析，磨损量伴随载荷的提高而变大，在高载荷也便是磨损情况苛刻时，加入了微胶囊时磨损量明显小于没有添加的，微胶囊含量为3%时磨损量最小；通过实验后材料的表面形貌以及粗糙度研究，复合材料表观磨损状况都比ZCuSn10Zn2试样的要恶劣得多，对比同一载荷下的表面粗糙度Sq，得出3%含量微胶囊的材料较其他的要小。

综上所述，微胶囊在材料润滑条件不佳时会发挥明显的减摩作用，改善材料摩擦性能，增加耐磨损性能。试验环境下微胶囊重量百分比是3%的时候，其摩擦学性能最好。

关键词：微胶囊；水润滑尾轴承；摩擦系数；磨损

Abstract

The ship tail bearing is an important support component for the internal and external power exchange of the ship propulsion system, which is related to the safety, operating costs and performance of the ship's navigation.Due to the existence of metal tail bearing oil leakage and many other issues, more and more water lubrication tail bearing instead.Ship tail bearing material and directly determine the performance of all aspects of tail bearing, so the ship water lubrication tail bearing material performance research is of great significance.The microcapsule special shell and core structure makes it have a special performance, joined the microcapsule material properties have been improved.In this paper, we use microcapsule to add a microcapsule structure polymer material which can be used as water lubricated tail bearing material, and study its friction and wear properties.

Four kinds of microcapsules with different contents were prepared by using high density polyethylene as base, and four kinds of microcapsule microbial capsules were prepared by the above method. Then, the friction and wear properties of the four materials with microcapsule content of 0%, 1%, 3% and 5% respectively were carried out.The experimental results show that the friction coefficient of the four materials decreases with the increase of the rotational speed, and the coefficient of friction of the 3% content is the most gentle and the coefficient of friction is the smallest.Through the analysis of the wear amount of the composite material pin, the wear amount increases with the increase of the load. When the high load is the wear condition, the wear amount of the microcapsule is obviously smaller than that of the non-additive. The microcapsule content is 3% of the material when the minimum amount of wear. Through the wear surface morphology and surface roughness analysis, composite material pin wear situation than ZCuSn10Zn2 disk sample to be much worse.Compared with the surface roughness Sq under the same load, the material of the microcapsule with 3% content was smaller than the others.

In summary, the microcapsules in the material lubrication conditions will play a significant anti-friction effect, thereby improving the material friction performance, increase wear resistance.The friction and wear properties were the best when the amount of microcapsules was 3%.

Key words: microcapsule; water-lubricated stern bearing; friction coefficient; wear

目 录

第1章 绪论 1

1.1 背景 1

1.2 目的意义 2

1.3 国内外研究现状 3

1.4 研究的主要内容 4

第2章 仿生微胶囊结构聚合物材料的制备 6

2.1前言 6

2.1.1 微胶囊扫描电镜图 6

2.1.2 微胶囊制备方法 8

2.2新材料的制备 8

2.2.1实验设备 8

2.2.2制备方案流程 11

第3章 新材料摩擦学试验研究 13

3.1前言 13

3.2实验设备 13

3.3 实验流程 15

3.3.1 实验对象 15

3.3.2 实验方案 15

3.4实验结果及分析 15

3.4.1概述 16

3.4.2不同微胶囊含量对摩擦系数的影响 16

3.4.3 磨损量分析 19

3.4.4表面形貌分析 20

第4章 结论与展望 24

4.1结论 24

4.2展望 24

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪论

1.1 背景

船舶尾轴承是船舶动力装置系统的一个关键构造，其重要功能为撑持船舶的尾轴以及螺旋桨。船舶最大载重量朝着越来越大的变化趋向从而螺旋桨和轴系重量也变得很大，位于悬伸状况下的螺旋桨轴因其越来越大的重力作用而产生的形状扭曲倍加严重，因此会对尾轴承构成较大的边沿负载。此外，在船舶行驶过程中，尾轴承会受到很多成分因子的干扰，例如螺旋桨轴给尾轴承带来的负荷、船体变形造成的不良后果、船舶行驶时遇到的飓风巨浪不良天气状况等等成分引发的不良影响及出现的各种类别大小方位和各种来路的力或者力矩也会对船舶尾轴承造成不好的作用。因此当船舶尾轴承受到上述诸多因素的影响时，便会位于极恶劣不良的工作环境中，则会因其不足以润滑的状况造成严酷的磨损等等清况，导致尾轴承受到毁坏而失去作用。

水资源是人类社会存在与发展的基石之一，人类肩负着不可推卸的使命去爱护水资源，而当今社会致使水污染的重大原因之一正是船舶的滑油泄漏。海洋广阔无垠，航行中船舶分布密度小加之海洋具备强悍的自我净化能力，滑油泄漏的影响不是很显著。然而在内河，船舶分布密度较大，加之没有规范的管理体系，内河自净化能力较差等缘由，致使船舶滑油泄漏造成的污染影响比较严重。从近年来三峡水域的滑油泄漏概况其问题严重性可见一斑，每年泄漏到该水域的尾轴润滑油大概在数百万吨与上千吨之间，严重地污染了那里的水资源和破坏了生态环境，船舶尾轴承滑油泄漏造成的严重水污染情况，已引发社会各界的关注，很多国家为此投入了大量人才资金来研究解决问题的有效技术方案。伴随低碳经济社会的发展，“环境友好型”及“绿色船舶”的理念深入人心。由于水具有无污染、资源储量大且可循环使用、安全可靠等优点，以水作为润滑介质的水润滑尾轴承应运而生，是目前最具发展前景的润滑介质。当前一些船舶仍旧采用油润滑的金属材料尾轴承，这不但损耗了巨量的油料及宝贵的有色金属等珍贵资源，它一直未能解决由密封油泄漏引起的环境污染问题，而为了减少润滑油的泄漏，就要在尾轴承上安装复杂的密封装置，这种情况下，不但增加了船舶运营成本还会使尾轴承工程构造变得更复杂，其修理及制造的工作量也因此大大增加。水润滑轴承采用水作为润滑介质和传统的油润滑轴承相比较具有以下几个方面的优势：