摘 要

尾轴承对于船舶推进系统的组成部分有着重要的作用，尾轴承可以支撑螺旋桨轴，是船体内外部力交换的重要步骤之一，它直接影响了船舶的安全性，经济性等等，尾轴承的性能取决于尾轴承的材料。复合橡胶是一种特别的高弹性材料，它受到变形力后，当变形力消除，几乎可以复原，运用复合橡胶水润滑，摩擦系数会大大降低，而对于橡胶来说，水是比较好的润滑剂，橡胶轴承的使用寿命长，抗冲击能力好，减震性好，但是承载能力比较低，容易给船舶造成安全隐患，而复合橡胶改善了原本橡胶材料的性能，让摩擦磨损性能更加良好。

本论文以纳米氧化锌改性复合橡胶尾轴承为研究对象，开展研究其在不同工况下的摩擦性能，并探讨了纳米氧化锌份数的不同对复合橡胶尾轴承性能的影响，本论文取得的成果如下：

在水润滑复合橡胶轴承材料的基础组分上通过加入纳米氧化锌，对复合材料进行改性，制备了几种纳米改性的新型复合橡胶轴承.

试验了进行了普通复合橡胶尾轴承和纳米改性的复合橡胶尾轴承摩擦系数随工况参数变化的规律对比试验，测试了它们在不同比压下的速度特性和在不同速度下的比压特性。

关键字：水润滑，摩擦系数，尾轴承

Abstract

The tail bearing has an important effect on the components of the ship propulsion system. The tail bearing can support the propeller shaft, which is one of the important steps of the internal force exchange between the hull. It directly affects the safety, economy and so on. Performance depends on the material of the tail bearing. Composite rubber is a special high elastic material, it is subject to deformation force, when the deformation force to eliminate, almost can be restored, the use of composite rubber water lubrication, the friction coefficient will be greatly reduced, and for rubber, the water is better lubrication Rubber bearing long life, good impact resistance, shock absorption is good, but the carrying capacity is relatively low, easy to cause security risks to the ship, and composite rubber to improve the performance of the original rubber material, so that friction and wear performance is more good.

In this paper, nano-zinc oxide modified composite rubber tail bearing as the object of study, to carry out its research in different conditions of friction performance, and to explore the nano-zinc oxide fraction of the composite rubber tail bearing performance of the impact of this paper The results are as follows:

(1)Several nano-modified composite rubber bearings were prepared by adding nano-zinc oxide to the basic components of the water-lubricated composite rubber bearing material to modify the composites.

(2) The regularity of the friction coefficient of composite rubber tail bearing with normal compound rubber tail bearing and nano-modified composite rubber tailings was tested and tested. The velocity characteristics of the composite rubber under different specific pressure were measured at different speed Specific pressure characteristics.

Key words ：Water lubrication，Coefficient of friction，Tail bearing

第1章 绪论 1

1.1论文背景及研究意义 1

1.2水润滑橡胶轴承研究现状 1

1.3 尾轴承材料的发展 1

1.4研究的内容 2

1.4.1主要研究内容 2

1.4.2技术路线 3

1.5 本章小结 3

第2章 SSB-100试验台的结构及应用 4

2.1 SSB-100试验台的结构及参数 4

2.2实验目的 5

2.3试验内容 5

2.3.1摩擦系数实验 5

2.3.2摩擦系数的计算 5

2.4 本章小结 6

第3章 氧化锌和纳米氧化锌 7

3.1氧化锌 7

3.1.1氧化锌的生产方法 7

3.1.2 氧化锌在橡胶中的作用机理 8

3.2纳米氧化锌 8

3.2.1 纳米氧化锌的性质 8

3.2.2 纳米氧化锌的制备方法 10

3.2.3 纳米氧化锌对胶料性能的影响 13

3.2.4 纳米氧化锌在橡胶中的应用 14

3.3试块制作流程 15

3.4 本章小结 15

第4章 纳米改性复合橡胶尾轴承摩擦性能试验研究 16

4.1试验对象和试验设备 16

4.2砝码质量和比压的关系及摩擦系数的计算 16

4.2.1 砝码质量和比压的关系 16

4.2.2 摩擦系数的计算 17

4.3 纳米改性和普通复合橡胶尾轴承摩擦试验结果与分析 18

4.3.1 试验磨合过程 18

4.4 不同份数纳米氧化锌对尾轴承性能影响 18

4.4.1 对尾轴承速度特性影响 19

4.4.2 对尾轴承比压特性影响 24

4.5本章小结 26

第5章 结论与展望 27

5.1 结论 27

5.2 展望 27

参考文献 28

致谢 30

第1章 绪论

1.1论文背景及研究意义

尾轴承对于船舶的运行具有重大的作用，因为尾轴承对轴系有支撑作用，船舶尾轴承的材料收到了广泛的关注。^【1】有些船舶尾轴承会使用金属材料，但是金属材料的缺点很明显，需要消耗大量的润滑油，而且金属材料本身花费就比较高，而且对油的密封还需要进行处理，不然油如果泄露的话后果不堪设想，而橡胶则是一种比金属材料要好的材料，作为尾轴承的材料，橡胶可以使尾轴承的结构变得简单，而且橡胶具有良好的吸振性和高弹性，比较适合水润滑尾轴承。随着科学的进步，在橡胶中添加适当的添加剂可以对橡胶进行改性，变为摩擦性能更好的复合橡胶材料。

1.2水润滑橡胶轴承研究现状

国外在水润滑尾轴承方面的研究开始的比较早，主要是在德国，美国，英国，丹麦，日本等国家。我国对水润滑尾轴承的研究开始的比较晚，目前主要研究的学校有武汉理工大学，青岛理工大学，重庆大学等等^【2】。复合橡胶材料的温度，比压，转速等比较敏感，摩擦特性和原理比较复杂，为了研究复合橡胶的摩擦性能，科研学者们采用了多种试验方法，对水润滑复合橡胶尾轴承的摩擦特性研究起到了巨大的推进作用。研究成果主要包含了水润滑复合橡胶尾轴承的摩擦磨损机理，承载机理，润滑机理方面的研究进度及成果。

目前常用的形成复合橡胶的方法是在橡胶中加入高分子材料改善它的特性，如超高分子量聚乙烯等，但现阶段国内外学者对橡胶材料和以超高分子量聚乙條为代表的塑料材料用于船舶水润滑尾轴承材料进行了很多试验，不论橡胶材料还是超高分子量聚乙稀材料在用作船舶水润滑尾轴承时都有一定的缺点，对于超高分子量聚乙烯材料用作尾轴承材料的可行性及润滑特性还缺乏深入而系统的研宄；现阶段国内外有很多水润滑尾轴承试验台架，但是其中有很多台架不能模拟实际船舶水润滑尾轴承的工作状况^【3】。因此台架试验所得到的尾轴承性能不一定能够真正用于实际船舶的工作环境中。

1.3 尾轴承材料的发展

与传统材料的尾轴承相比，水润滑尾轴承的材料主要是采用非金属材料。从20世纪中期至今，逐渐成为尾轴承材料的主流