摘 要

船舶尾轴承是船舶推进系统的核心部件之一，其性能直接影响到船舶运行的安全性、经济性、舒适性等诸多方面。尾轴承的性能又主要取决于其使用材料的性能，因此对船舶尾轴承材料的研究具有重大的意义。

水润滑尾轴承一般采用非金属材料，材料性能是决定轴承工作性能和使用寿命的一个主要因素。近年来，工程塑料在船舶尾轴承材料上的应用一直是研究的热点之一。与传统的尾轴承材料相比，它具有抗冲击、耐磨损、耐低温、抗粘附、抗腐蚀，耐应力高、开裂性好等优点。

本文以铁梨木为仿生对象，以高密度聚乙烯为基体添加不同比例的愈创树脂为新型船舶尾轴承材料，通过CBZ-1船舶轴承材料摩擦磨损试验机进行摩擦性能试验，在清水和不同颗粒度泥沙水环境下，特定工况下进行的摩擦实验，并采集摩擦实验数据。综合分析不同比例愈创树脂在不同颗粒度泥沙环境下的摩擦特性。通过分析试验数据发现，在泥沙水介质中添加愈创树脂可以明显改善高密度聚乙烯材料润滑性能。

关键词：水润滑尾轴承；高密度聚乙烯；愈创树脂； 摩擦系数；磨损量

Abstract

The stern bearing is one of the key components of the ship propulsion system. Their performances are directly affected the safety, comfort, economy and so on. The performances of the stern bearing are mainly depended on the properties of used material , so it has great significance to study the material of the ship stern bearing is.

Water-lubricated stern bearing is generally made of nonmetal materials , the material property is the main factor to decide the working performance and service life of the bearing. In recent years, it has been one of the hot spots to study the application of engineering plastics in the ship stern bearing. Compared with the traditional stern bearing materials, it has the advantages of anti impact, wear resistance, low temperature resistance, anti adhesion, corrosion resistance, high stress resistance, good cracking resistance and so on.

In this paper, the lignum vitae was taken as the bionic object. A new type of ship stern bearing material was obtained adding different proportions of guaiac resin to the matrix material of high density polyethylene. The friction and wear tests of bearing material were carried on the CBZ-1 simulation tester. the friction experiment was carried out under the condition of different sand particle sizes, and the friction test data were collected. The friction characteristics were comprehensively analyzed under the different proportion of guaiac resin in different particle size sands water. It founded that the lubrication performances of the high density polyethylene material greatly improve while added the guaiac resin into the matrix material.

key words：Water lubricated stern bearing; High-density polyethylene; Guaiac resin; Friction coefficient; Wear loss

目 录

摘 要 1

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2水润滑尾轴承的研究现状 2

1.2.1水润滑尾轴承的材料应用研究 2

1.2.2泥沙环境对船舶水润滑尾轴承的摩擦性能研究 3

1.3本章小结 4

第2章 水润滑尾轴承的介绍 5

2.1水润滑轴承的基本结构 5

2.2水润滑轴承的工作原理 5

2.3水润滑轴承的特点 6

2.4本章小结 7

第3章 水润滑尾轴承材料的制备 8

3.1概述 8

3.2制备的方法 8

3.3 水润滑尾轴承的材料组成及其制备 9

3.3.1高密度聚乙烯 9

3.3.2愈创树脂 10

3.3.3材料制备 11

3.4 本章小结 11

第4章 水润滑轴承的摩擦学性能研究 12

4.1实验方法 12

4.1.1实验设备 12

4.1.2试验方法 12

4.1.3摩擦系数测定 13

4.1.4磨损量 13

4.2愈创树脂-高密度聚乙烯材料在清水介质中的摩擦学性能 13

4.2.1愈创树脂-高密度聚乙烯材料摩擦系数随愈创树脂含量的变化 13

4.2.2愈创树脂-高密度聚乙烯材料磨损量的变化 14

4.3愈创树脂-高密度聚乙烯材料在泥沙水介质中的摩擦学性能 15

4.3.1愈创树脂-高密度聚乙烯材料摩擦系数随愈创树脂含量的变化 15

4.3.2愈创树脂-高密度聚乙烯材料在泥沙水介质中的磨损情况 16

4.4本章小结 18

第5章 结论和展望 19

5.1 论文主要结论 19

5.2论文展望 19

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

船舶尾轴承起着支撑船舶尾轴的作用，它在船体内外部进行动力转换的过程中起着着重要作用。螺旋桨轴的悬伸布置加之螺旋桨运行状态时的受力与其轴系的重力，导致其轴中心线必然存在着轻微偏移。这种偏移产生的变形，例如倾斜弯曲等皆会使得其轴承受力的不均匀，部分区域受力过大，甚至超过设计值的两倍^[1]。船舶运行时，无规则的乱流作用于螺旋桨，会产生不均匀的推力，加之主机运转时本身的振动和轴系校中等因素皆能引起尾轴的振动，产生动态的负荷。这些不利因素皆能造成润滑液膜形成困难或受损容易，进而使轴承轴颈之间产生干摩擦，加快尾轴承与轴颈的磨损程度，降低其运行的可靠性和正常的寿命。由于尾轴承在水位线以下，所以维护和保养不易。由此看出，船舶尾轴承的可靠性与使用寿命是影响船舶经济运行的核心影响因素之一。

传统油润滑尾轴承的衬套一般为金属制品，矿物油为其润滑介质。其一为不可再生资源；二是加工成本高；三是极易造成润滑油泄露。船舶的润滑油一旦泄漏就会严重破坏该水域生态环境，甚至给沿海城市生态系统的健康发展带来不利影响。随着绿色船舶口号的提出，船舶制造准则的制定以及绿色航行章程的出台，减少船舶运行给全球海洋生态环境带来的影响已在全球范围内达成共识。因此，以非金属塑料材料为载体的水润滑轴承将逐步取代污染重，价格高的油润滑轴承。水润滑船舶尾轴承的设计研发也成为当今船舶研究的热点。

高密度聚乙烯虽然具有良好的摩擦润滑性能，但是其自身力学性能受温度和时间的影响却很大。国内对于高密度聚乙烯材料改性的研究，大致可分类如下：