摘 要

近年来，水润滑轴承在船舶推进系统中的运用越来越宽泛，它工作的可靠性、经济性和环保性对船舶的航行安全、环保性能和营运成本有直接影响。研究水润滑尾轴承的摩擦磨损机理对保障船舶的安全行驶和降低运营成本有重要的意义。

本文介绍了铁犁木材料摩擦试验所需的设备。使用CBZ-1摩擦磨损试验机对铁犁木材料的摩擦磨损性能进行测试。结合不同运行工况实验后的铁犁木材料的摩擦系数、磨损量以及表面形貌参数，对泡水与未泡水两种情况的铁犁木水润滑轴承在经历磨损后的表面微观结构进行比对，以此探究铁犁木材料的摩擦性能。结果表明，泡水后的铁犁木轴承的摩擦系数相较于未泡水铁犁木轴承有明显的缩减，摩擦磨损现象得以改善，发生相对程度轻一点的磨料磨损，能够较好的改善水润滑尾轴承的摩擦磨损性能。

关键词：水润滑轴承；铁犁木；摩擦磨损；摩擦系数

Abstract

In recent years, the application of water lubricated bearing has become more and more extensive in the marine propulsion system. Its reliability, economy and environmental protection have a direct effect on the navigation safety, concealment performance, environmental performance and operating cost of the marine. It is important to study the friction and wear performance of the water lubricated bearing to ensure the safety of the marine and reduce the operating cost.

This paper introduced the tester needed for the friction test of lignum vitae material. The friction and wear properties of lignum vitae material were tested using the CBZ-1 friction and wear tester. Combined with the surface morphology of the water lubricated bearing material after the experiment, the water and non-soaking water in two cases of iron plow water lubricated bearings in the wear surface after the micro-structure comparison, in order to explore the water after the iron How to improve the friction performance of water lubricated bearings. The results show that the friction coefficient of the iron plow bearing after soaking is obviously lower than that of the non-soaked water plow bearing, and the friction and wear phenomenon is improved, and the abrasive wear is relatively slight. Friction and Wear Performance of Lubricated Tail Bearing.

Key Words: Water lubricated bearing; Lignum vitae; Friction and wear; Friction coefficient

目 录

第一章 绪论 5

1.1 背景 5

1.2 水润滑轴承研究现状 5

1.2.1 水润滑轴承材料选取的研究 6

1.2.2 水润滑轴承的摩擦性能研究 7

1.2.3 木质材料的研究现状 7

1.3 目的及意义 7

第二章 试验设备及分析手段 9

2.1 前言 9

2.2 摩擦磨损试验设备 9

2.3 试样简介 11

2.4 试样磨损质量的测量设备 12

2.5 摩擦副表面分析手段 12

第三章 铁犁木轴承摩擦磨损机理分析 14

3.1 前言 14

3.2 试验 14

3.2.1 试验设计 14

3.2.2 试验测试 15

3.3 实验结果与讨论 15

3.3.1 摩擦系数分析 15

3.3.2 磨损量分析 18

3.3.3 表面磨损形貌分析 18

第四章 展望 24

4.1 主要成果与结论 24

4.2 展望 24

参考文献 26

致 谢 27

第一章 绪论

1.1 背景

随着生产力的发展，当前各大产业发展的基本目标仍为低排放、低耗能、经济性。伴随着低碳经济的生活方式更加普遍，“环保”一观念慢慢得到人们的重视。水资源与我们息息相关，是我们赖以生存的必不可少的资源之一，因此爱护水资源环境便是我们每个人应尽的责任。船舶尾管系统中滑油的排放不当或者泄露是使得水资源污染的众多因素之一^[1]。在我国内河有众多船舶企业，由于船舶数量多，我国对船舶的管理机制不够完全加上河流的自我净化循环周期长等各方面原因，造成船舶滑油污染极其严重。平均一艘在航船舶，每年泄漏滑油量高达上百千克。可以推断，每年我国沿江河城市的舰船所泄露至江河之中的滑油将有上百吨到上千吨，给我国的水资源环境带来了不容小视的污染。在我国航行水域的船舶至少20万艘以上，润滑油泄漏量将更加庞大，严重破坏了航行水域以及周边的生态环境，使我们赖以生存的基本条件受到了极大的威胁^[2]。滑油泄漏这一问题受到了各个国家的重视，并且投入了众多的人力资源以研究如何完善船舶尾轴承系统。随着海洋企业的迅速发展，绿色船舶技术成为我们发展海洋事业所达成共识的手段，发展绿色船舶技术以防止类似滑油泄露等因素污染我们赖以生存的水资源。现如今，资源节约型与环境友好型的建设理念作为研究导向为我们指明了船舶尾管轴承系统发展趋势，无污染的绿色环保型水润滑尾轴承是轴承系统的发展方向，既能够降低稀有矿物油和宝贵金属材料等的消耗以满足当前环境需求，又能够降低摩擦副之间的磨料磨损等^[3]。所以尾轴承的材料选择便显得格外重要。

19世纪，蒸汽动力是当时的标志，当然，那时的船舶也是靠蒸汽推动，据了解，正是当时从对船舶动力推进的萌新到不断探究的过程诞生了船舶水润滑轴承，制作的主要材料是黄铜、白金。英国的“伟大东方”号船舶经过维修，使用铁梨木尾轴承代替原来的白金轴承，便未出现由于尾轴承个方面原因而发生的机械故障等现象^[4]。这一情况说明，铁梨木轴承系统是水环境下较为合适的轴承系统之一。它将节省大量的稀有金属原材料和矿物润滑油的贵重资源；并且在机械系统构造方面得到了优化，例如避免使用油性润滑剂以及减少供油系统，省略的空间为其他零部件的安装布局创造了条件，提高了整体的安全性和可靠性。