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摘 要

尾轴承的工作性能影响着船只的航海安全。船只的动力也是靠着尾轴承的支持。多年来润滑方式还是以油润滑来润滑尾轴承,所以就会出现润滑油泄漏的情况,这样就会对水域造成严重的污染。现在人们的环保意识加强了。所以现在船只已经不再采用油润滑方式,而是采用了新的方式,这种方式叫做水润滑。

我研究了如何制备微胶囊，并且将微胶囊与超高分子量聚乙烯合成复合材料。分析摩擦系数、磨损量、Sq值等，对摩擦磨损机理进行研究和分析。我还用到了CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机,以及接触式表面轮廓仪和电子扫描显微镜,作为数据收集分析和图像处理分析的工具。我主要探究了不同石墨含量对微胶囊复合材料的摩擦性能影响。以下是我得出的结论：

复乳法（w/o/w）是制备微胶囊的有效方法，制备的微胶囊具有优异的性能；5%石墨微胶囊具有很好的抗磨性能；石墨含量过高会导致微胶囊复合材料拉伸性能降低；当石墨的含量为10%时，石墨微胶囊复合材料的摩擦系数最低，表明石墨在减少磨料磨损方面发挥了重要作用；破碎的微胶囊也有助于改善复合材料的性能。

关键词：水润滑尾轴承；微胶囊；超高分子量聚乙烯；摩擦磨损；形貌特性

Abstract

The working performance of the tail bearing affects the navigation safety of the ship. The power of the ship is also supported by the tail bearing. The traditional tail bearing mostly adopts oil lubrication, which can't avoid the leakage of lubricating oil and pollute the water environment. With people's increasing attention to water environment protection, the use of water lubricated stern bearing for ships has become a trend in the future. Many developed countries have carried out research on new materials of water lubricated stern bearing.

I have studied how to prepare microcapsules and synthesize composite materials by microcapsules and UHMWPE. The friction coefficient, wear amount and sq value are analyzed, and the mechanism of friction and wear is studied. I also used cbz-1 marine shafting friction and wear testing machine, as well as contact surface profilometer and scanning electron microscope, as a tool for data collection and analysis and image processing analysis. I mainly explored the effect of different graphite content on the friction properties of the microcapsule composite. Here is my conclusion:

The results show that double emulsion method is an effective method of microcapsules, and the microcapsules have excellent heat resistance; 5% graphite microcapsules have good anti-wear performance, and the high content of graphite will lead to the decrease of the tensile properties of the microcapsule composite; when the mass fraction of graphite microcapsules is 10wt%, the friction coefficient of the composite is the lowest, indicating that graphite is reducing the wear Material wear plays an important role, and the broken microcapsules also help to improve the properties of composite materials.

Key words: Water lubrication tail bearing; Microcapsules; Ultra-high molecular weight polyethylene; Friction and wear; Morphology characteristics

目 录

第1章. 绪论 1

1.1选题背景及意义研究 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国内水润滑材料研究现状 2

1.2.2国内微胶囊研究现状 3

1.2.3国外水润滑材料研究现状 3

1.2.4国外微胶囊研究现状 4

1.3国内外存在的问题与不足 4

1.4主要研究内容 5

第2章. 微胶囊结构聚合物材料的制备 6

2.1微胶囊材料选型设计及制备 6

2.1.1微胶囊材料简介 6

2.1.2微胶囊制备方法 6

2.2微胶囊复合材料的制备 7

2.2.1试验设备 7

2.2.2制备方案流程 8

第3章. 微胶囊改性水润滑轴承材料的摩擦试验研究 9

3.1摩擦磨损试验设备及材料 9

3.1.1试验装置 9

3.1.2试验材料（材料尺寸、特性等的介绍） 10

3.2试验原理和方法 11

3.2.1摩擦系数 11

3.2.2磨损率 11

3.2.3试验方案 12

3.3试验结果与讨论 12

3.3.1摩擦系数分析 12

3.3.2磨损量分析 14

3.3.3表面磨损形貌分析 15

3.4摩擦磨损机理分析 17

3.4.1磨损性能分析 17

3.4.2石墨微胶囊润滑机理分析 18

3.5本章小结 20

第4章. 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1选题背景及意义研究

为了使社会发展更加快速，人类对环境的破坏也越来越严重，不可再生能源越来越少，人们意识到保护环境才能更好的生存。在船只航行中，船只会发生润滑油泄漏的问题，出现这样的问题可能有很多原因，但是泄漏的滑油对水环境污染特别大。首先，对水资源造成了严重的严重的破坏，其次会对整个地方的环境造成影响，乃至发生更严重的环境危害。我国船舶相关单位专门对此进行了调查和统计，当一艘上千千瓦的船只经过水域时，它每年的滑油泄漏会达到三吨左右。当年三峡水利工程竣工之后，更多的船舶经过三峡水域，而相关部门的统计显示，三峡水域的润滑油泄漏量每年可达到几百吨。直接造成的影响就是对三峡水域的水环境有很大的破坏，接下来会影响到水中和陆地上的植物和生物。我们来做一个假设，假设每年每一艘船只平均会泄露润滑油为1吨，据相关部门统计，中国的船只超过了两百万艘。那么所有船只每年泄漏的滑油可以达到200多万吨。那么很明显水环境将遭到特别严重的破坏，后续的环境问题将会更加严重。所以解决尾轴承滑油的泄露问题已经刻不容缓。少数发达国家研究核心技术和新设备,防止润滑油泄漏耗费大量资金。为了保证内河水环境的清洁和安全，在一些工业发达的西方国家，已经以立法的形式对产业进行了明确的界定，当你的船只在使用油润滑尾轴承时就不能在内陆水域上进行活动。

其实水也有很多的优点：如来源特别的广泛、无污染、不可燃、安全、可循环使用。可以把水作为最有发展前途的润滑介质。所以为了可以节约不可再生的能源，也为了不再让润滑油进行泄漏对环境进行污染。采用水作为润滑介质十分的必要，研究开发出可靠的水润滑尾轴承是船只发展的必经之路。在一般的情况下，水的粘度不可能比润滑油还要低。所以由水形成的润滑水膜的厚度一定要比润滑油形成的油膜厚度小很多，这是水的粘度很低造成的。所以，由金属材料制成的尾轴承表面和水是不会形稳定的润滑。同时水产生腐蚀的影响不能被忽略。因此,许多的水润滑尾轴轴承材料是一种非金属材料,尾轴轴承材料决定了自身的性能,开发具有优良性能的水润滑尾轴轴承材料是一个方向,全世界该领域的研究人员探索了很长一段时间。

对螺旋桨起支撑作用的主要是尾轴承，它也是船舶动力系统不可缺少的一部分。尾轴承的性能是否安全可靠，会直接影响到船舶的安全是否可靠。但是，尾轴的工作条件特别差，不仅需要承受外载荷，而且还是不均匀的，所以就特别难形成稳定的润滑水膜，这样就会导致摩擦磨损更加严重。另外，船舶在实际活动中还要考虑到各种复杂难辨的工作环境，如水中的泥沙颗粒、水的温度、水中盐浓度以及天气等这些都要考虑进去。如果这些因素都没有得到很好的考虑和处理，那么船舶的运行将十分的不可靠。^[1]

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