《UHMWPE與橡膠共混膠料艦船尾軸承的摩擦學問題研究》是依託武漢理工大學，由周新聰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：UHMWPE與橡膠共混膠料艦船尾軸承的摩擦學問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周新聰
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
尾軸承是艦船推進裝置的重要部件，其性能優劣對艦船，尤其是地下航行器的航行的快速性、安全性和隱蔽性、生存能力有重要的影響。本項目針對超高分子量聚乙烯(UHMWPE)與橡膠共混膠料艦船尾軸承的摩擦學特性及水潤滑機理進行研究。在清水和含沙兩種水質情況下，在試驗台上測出軸承的磨損率，通過實驗研究摩擦因數、磨損率隨載荷、速度、運行時間、間隙、溫度的變化規律；基於彈流潤滑理論，計算軸承內各點的彈性變形，並分析其對潤滑性能的影響；基於雷諾方程，推導UHMWPE與橡膠共混膠料艦船尾軸承在水潤滑條件下的流體潤滑方程、水膜厚度方程及承載能力方程，給出求解流程和並用多重格線法進行求解；計算出軸承的承載能力，確定在軸承的承載能力範圍內形成均勻潤滑水膜的工況條件，為保證UHMWPE與橡膠共混膠料船舶軸承有較低的摩擦因數、較高的效率和較長的使用壽命提供設計方法和依據。
結題摘要
水潤滑橡膠尾軸承是艦船推進系統的重要組成部分，其性能的優劣對艦船航行的快速性、安全性、隱蔽性、經濟性等有重要的影響。本項目針對超高分子量聚乙烯(UHMWPE)與橡膠共混膠料艦船尾軸承的摩擦學特性及水潤滑機理進行研究。首先，對超高分子量聚乙烯(UHMWPE)與橡膠共混膠料配方及工藝進行了優選，認為丁腈橡膠、UHMWPE、石墨質量分數分別在60%~90%，5%~30%、2%~10%之間，硫化溫度範圍為：160~170℃，硫化時間範圍為：20~30 min時，其物理力學性能最佳，可達到甚至超越中國船標CB/T 769-2008和美國軍標MIL-DTL-17901C（SH）要求。其次，基於雷諾方程和彈流潤滑理論，推導了UHMWPE與橡膠共混膠料艦船尾軸承在水潤滑條件下的雷洛方程、水膜厚度方程及計算軸承內各點的彈性變形、承載能力方程，並用多重格線法進行了求解；再次，在清水和含沙兩種水質情況下，進行了水潤滑橡膠尾軸承摩擦學性能的研究，其摩擦係數達到美國軍標MIL-DTL-17901C（SH）要求，在低速下優於該標準要求，表明該材料具有優異的摩擦學性能和低轉速性能；最後，進行了該種材料的減振降噪性能的研究，通過理論計算與試驗相結合，發現其產生粘-滑現象的臨界轉速為0.27m/s，且局部比壓可達0.7MPa，減振降噪性能明顯優於目前船舶在用的材料。以上研究結果表明，UHMWPE與橡膠進行共混改性是製造低噪聲、低摩擦、低磨損、高比壓的艦船尾軸承材料的一種有效的手段。該種材料優良的低速及減振降噪性能正好可以克服水潤滑艦船尾軸承在低速、啟停機等工況下的抱軸及高噪聲輻射的問題。可見，UHMWPE與橡膠共混膠料水潤滑尾軸承材料的研製，具有重要的理論意義以及軍事套用價值。
