低噪声舰船尾管水润滑橡胶轴承材料的研究

低噪声舰船尾管水润滑橡胶轴承材料 的研 究
周新聪 １ ， ２ 闫志敏 １ ， ２ 唐 育民 ，秦 红玲 一 ，赵华松 ４ ，田宇忠
ｆ １ ．武汉理工 大学 能源与动 力工程 学院可 靠性 工程研 究所，武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ３ ；
２ ．武汉理 工大学船 舶动力工程技 术交通行业重点 实验 室，武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ３ ；
Ｎｏ ｉ ｓ ｅ ） ，严 重威 胁舰 船 的安全 性 、 隐蔽性 及生 存 能力 ，对水 下潜 器来 说 这是致 命 的弱 点Ｉ 。 水 润滑 尾 管轴 承材 料 的使 用经 历 了两个 阶 段 。第 一阶 段是 以铁犁 木 为代表 的木质 和棉 质材 料 。第
二 阶段 是 以橡胶 为代表 的高弹 性高 分 子化 合物 。美 国为 降低潜 艇 的 噪声 ，在 上世 纪七 十年 代 ， 开展 了
关 键 词 ：复合橡胶；低噪声；临界转速；粘一 滑现象
中 图分 类号 ：Ｔ Ｈ １ １ ７ ． １
文献 标识码 ：Ａ
０ 引 言
水 润滑 橡胶 轴承 用于 船舶 螺旋 桨轴 尾 管轴承 已有 １ ０ ０ 多年 的历史 ，至今 仍被 广泛 采用 ，尤 其是 用于
军 用舰 船 。水润 滑 橡胶 轴 承 的突 出优 点是 吸震 、抗 冲 击性 能优 异 ，不污 染水 域 。但缺 点也很 突 出 ：承 载 能力 低 ， 设计 比压 只有 油 润滑轴 承 的 ｌ ／ ３ 。 在 启动 、 停机、 低 速运 转等 工 况下 ， 会 产 生振动 噪 声 （ Ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ
收稿 日期：２ ０ １ ２ ． １ ０ — １ ９ ；修 改稿 收稿 日期 ：２ ０ １ ３ － ０ ５ — １ ４
基金 项 目： 国家 自然 科 学基金 资助 项 目（ ５ ０ ９ ７ ９ ０ ８ ４ ； ５ １ ０ ７ ９ １ ｌ ９ ） ；浙 江省 舟 山市科 技计 划项 目（ ２ ０ １ ２ Ｃ ３ ３ ０ ０ ７ ）
以橡 胶 为基 体 的复合 材料 的研 究 。材料 配方 以超 高分 子 量聚 乙烯 （ ＵＨ ＭＷＰ Ｅ）、丁腈 橡 胶和 石 墨等粉 末 为主 要 原料 ，后 经模 压 制 造 的轴 承 ，并 申请 了专 利 ，命 名 为Ｓ Ｐ Ａ［ ２ ］ 。 同时对 水润 滑 橡胶 轴 承 产 生 的 振动 噪 声机 理 也进 行 了研 究 。美 国为确 保其 海 军 的安全 和 可靠 ，在水 润滑 轴 承 的研 制 方 面 ，一直 处于 领先 地位 ，并颁 布 了世 界 上 唯一 的水润 滑橡 胶轴 承 的军标 ＭＩ Ｌ — ＤＴ Ｌ 一 １ ７ ９ ０ １ Ｃ（ Ｓ Ｈ） 。
３ ． 三 峡 大 学 水 电机 械 设 备 设 计 与 维 护 湖 北 省 重 点 实验 室 ， 宜 昌 ４ ４ ３ ０ ０ ２ ；
４ ．武汉市橡胶 工业 总公 司，武汉 ４ ３ ０ ０ ３ ５ ；５ ．中国船级社 ，武汉 ４ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘
要
水润滑 尾管 轴承材料 的研 制，具有重要 的理论 意义 以及 军事应用价值 。为 了研 究新材料 Ｓ Ｐ Ｂ － Ｎ 的摩擦学
中
国
பைடு நூலகம்造
船
学 术论 文
等 。它使 用 的原材 料 性质 ，制造 工艺 与美 国专 利完全 不 同 ，从 而其 机械一 物 理性 能也 不相 同 。 本 文 以水润 滑橡 胶 尾轴 承 为对象 ，结合 国家 自然 科学 基金 项 目，进 行 了以减振 降 噪为 目的的材 料
研 制 ， 以及 摩擦 性 能 、摩 擦振 动等摩 擦 学 问题 的研 究 。
我 国在 舰船 上 使用 水润 滑轴 承 的历 史 也很 悠久 ，取 得 了一 些 经验 。但 材料 的摩 擦 系数 、振 动 噪声
相 对 较 高 ，尤 其 是 在低 速 时 。作 者 在 多年 研 究 、制造 橡 胶 轴 承 的基 础上 ，成 功 地研 究 出 了一 种低 噪
声、低 摩擦 系数 的复 合橡 胶轴 承 ，命名 为 Ｓ Ｐ Ｂ． Ｎ。其 配方 是丁 腈橡 胶 、Ｕ ＨＭＷＰ Ｅ 、石 墨 、二硫 化钼
１ Ｓ Ｐ Ｂ— Ｎ 材 料 的配 方 及 机 械 一 物 理 性 能
超 高分 子量 聚 乙烯 （ ＵＨ ＭＷＰ Ｅ）是一种 性 能 比尼 龙优 异 的新 型工程材 料 。其耐 磨性 能是 尼龙 的 ４
倍 ，耐泥 砂 磨损性 能 也很突 出。 自润滑 性 能好 ，摩 擦系 数小 ，冲击 强度 高 ，且 耐腐蚀 ，无 毒 ，无 污染 ，
性 能，在尾管轴承试验 台架 Ｓ Ｓ Ｂ ． １ ０ ０上进行 了 试 块和轴承试验 ，利用扭矩转矩仪和 Ｂ Ｋ加速度传感器测定 了
该 材料 在各 工况条件 下的摩 擦系数和振动情况。结果表明：复合橡胶材料 Ｓ Ｐ Ｂ— Ｎ 的机械一 物理性 能达到 了中 国船标 Ｃ Ｂ ／ Ｔ ７ ６ ９ ． ２ ０ ０ ８要求。 该材料 的摩 擦学性能和低 转速 性能表现优异： 在０ ． ２ ８ Ｍｐ ａ比压 下， 转速为 ０ ． ５ ４ ｒ ｒ ｄ ｓ 时其摩擦 系数达 到最小值 ；其产生粘． 滑现象 的临界 转速为 ０ ． ２ ７ ｍ／ ｓ ，且局部 比压可达 ０ ． ７ ＭＰ ａ 。这表 明复合橡 胶材料 Ｓ Ｐ Ｂ ． Ｎ是 一种 综合性 能优 异的水 润滑轴承材料。
５ ４卷
第２ 期（ 总第 ２ ０ ５ 期）
中
国
造
船
Ｖ ０ Ｉ ． ５ ４ Ｎｏ ． ２（ Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ １ Ｎｏ ． ２ ０ ５）
Ｊ ｕ ｎ ｅ ２ Ｏ ｌ ３
２ ０ １ ３年 ６ 月
Ｓ ＨＩ Ｐ ＢＵＩ ＬＤＩ ＮＧ ＯＦ Ｃ Ｈ１ Ｎ Ａ
文章编号：１ ０ ０ ０ — ４ ８ ８ ２（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ ． ０ ０ ７ ７ — ０ ８
工作 温度 ＜８ ０ ℃。而橡 胶 的吸 震性 好 ，轴承 磨损 小 ，在 高速 时 ，摩擦 系数 小 ，且 有二 次世 界大 战积 累