舰用新型低噪声水润滑轴承材料硬度与摩擦性能

无机 自润滑 粒子 石墨 和二硫 化钼 引入到 丁腈 基橡 塑 复 合 材料 中 ， 能够 将 高分 子 、 机 、 米 材料 的优 点 无 纳
统一 为整 体 ， 有望赋 予材 料优异 的物 理 、 化学特 性 。 文 献 ［］ 道 碳 纳 米 管 能够 显 著 改 善 材料 的摩 ８报
摘 要： 主要研 究新研 制的舰用 低噪声水润滑轴承材料硬度和摩擦性能 。针对舰 用水 润滑 轴承低噪声设计要求 ，
采用纳米粒子 改性丁腈基橡塑 复合材料制备新型 水润 滑轴承材料 ， 并测试其在 干态和水润滑状态 下的摩擦性能 。结
果表 明， 新研 制的８ Ａ硬度的低噪声水润滑轴承材料 的摩擦系数小于 ７ Ａ硬度的低噪声水润滑 轴承材料 的摩擦系数 ， ５ ６ 它既具有较高 的硬度， 也具有优 良的摩擦性能 ， 能够满足舰用水润滑轴承低噪声设计要求 。
所示 。
滑和 干摩 擦条 件 下 的摩 擦 系数 。针对 橡胶 轴承 在特 殊 工 况下 低 噪 声设 计 要求 ， 照 国外轴 承 材 料特 性 参
研究成果， 采用 纳 米粒 子 改 性 丁腈 基橡 塑复 合材 料 设 计 了 一种 舰用 新 型 低 噪声 水 润滑 轴 承 材料 ， 该材 料 的硬 度 与美 国军 用标 准 中的板 条 式轴 承用 橡胶 材 料 硬度 一 致 ， 在 水润 滑 和 干摩 擦 条件 下 都 具有 且
影 响舰船 的隐蔽 性 。美 国海军 对橡 胶轴 承产 生 噪声
的机 理和 影 响 因素进 行 了大量 研究 ， 果表 明 ， 胶 结 橡 轴承 产 生噪 声不仅 与 轴承 结构 、 温度 、 荷 、 度 、 载 速 表 面粗 糙度 等 有关 ， 与轴承 材料 特性 有 关 ， 材料 特 还 在
关 键 词 ： 学 ； 润 滑 轴 承 ， 声 ， 擦 性 能 ， 度 声 水 噪 摩 硬 中图 分 类 号 ： Ｈ１３３ Ｔ ３． 文献 标 识 码 ： Ａ ＤＯ 编 码 ：０３ ６ ／ｉ ｎ１０ ．３ ５ ０ ２０ ． １ Ｉ １．９ ９ ．ｓ．０ ６１３ ． １ ． ０ ｊｓ ２ ５４
产 生 噪 声 ， 外 ， 丁 腈 基 橡 胶 的耐 磨 性 也 相 对 较 此 软 差 。经 过 多年 系 统 的研 究和 大量 试 验 ， 成 了舰 用 形
艉 部 水 润滑 轴 承 军 用标 准 ＭＩ— 一７ ０ 】 内对 Ｌ Ｂ １ ９ １ 。国 不 同硬 度材 料在 完全 水润 滑 条件 下 的摩 擦 性 能做 了
Ａｂห้องสมุดไป่ตู้ｔａ ｔ ：Ｔｈ ａｄ ｅ ｓ ａ ｄ ｆｉｔ ｎ ｐ ｏ ｅｔｅ ｆ ｎ ｗｌ ｅ ｅｏ ｅ ｏ ｎ ｉｅ ｗａｅ－ ｂ ｃ ｔｄ ｍａｅ ａ ｏ ｈｐ ｓｒｃ ｅ ｈ ｒｎ ｓ ｎ ｒｃｉ ｒｐ ｒｉｓ ｏ ｅ ｙ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｌｗ— ｏｓ ｔｒｌ ｒ ａｅ ｔｒ ｌｆｒ ｓ ｉ ｏ ｕｉ ｉ
控
制
第５ 期
数 增 大 。文献 ［］ 究 了橡 胶 轴承 在 不 同 比压 、 同 ７研 不 硬度 下 的水润 滑摩 擦特 性 曲线 ， 验 结 果表 明， 试 材料 硬 度 对 水 润滑 摩 擦 特 性 有 较 大 影 响， 所 研 制 的邵 他 氏Ａ硬度 为 ９ ０的材料 的水 润滑摩 擦系 数大 于邵 氏Ａ 硬度为 ７ Ｏ的材 料 的水润 滑 摩擦 系 数 。这 些 工 作仅 对 完全 水润滑 条 件下材 料 硬度 与摩擦 系 数关 系进行 了初 步试 验 研 究 ， 有研 究 不 同硬 度 材 料在 边 界润 没
Ｈ Ｅ Ｌｉ 一， Ｙ ｎ ＡＮ Ｇ Ｘ ｕ ，ＳＨ ＵＡ Ｉ Ｃｈａ ｇ－ ｎ ’ ｅ一 ｎ ｇｅ ｇ
（ ．ｎｔｕｅｏ Ｎｏｓ ＆Ｖ ｂａｉ ， ｖ ｌ ｎｖ ｒｉ ｆ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｗｕ ａ ３ ０ ３ ｈｎ ； １ Ｉｓｔｔ ｆ ｉ ｉ ｅ ｉｒｔ ｎ Ｎａ ａ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｇｎ ｅｉ ， ｈ ｎ ４ ０ ３ ，Ｃ ｉａ ｏ ｔ Ｅ ｎ ２ Ｎａ ｏ ａ Ｋ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｎＳ ｉ ｉｒｔ ｎ＆Ｎｏｓ， ｈ ｎ ４ ０ ３ ，Ｃ ｉａ ． ｔ ｎ ｌ ｅ ａ ｏａ ｙｏ ｈｐ ｂａｉ ｉ ｏ Ｖ ｏ ｉ Ｗｕ ａ ３ ０ ３ ｈｎ ） ｅ
舰用 新型 低 噪声水 润滑轴 承 材料硬 度 与摩擦 性 能
１ｌ ８
文章编 号 ：０ ６１ ５ （０ ２０ —１ １０ １ ０ —３ ５２ １ ）５０ ８ —４
舰用新型低噪声水润滑轴 承材料硬度 与摩擦性能
何 琳Ｌ ，杨 雪 ，帅长庚
（ 海军工程 大学 振动与噪声研究所， １ 武汉 ４０ ３ ； ３ ０３ ２船舶振动噪声重点实验 室， ． 武汉 ４ ０ ３ ３０ ３）
要从事振动与噪声控制研究 。
Ｅｍａ ：ａｇ ｕｈ ｄ １３ｅｍ — ｉｙ ｎｘ ｅｇ ＠ ６ ． １ ｏ
Ｚ Ｏ丁 腈橡 胶复 合材 料对 水润滑 整 体式轴 承水润 滑 ｎ／ 摩 擦 因数 的影 响 ， 结果表 明橡 胶硬 度增 大 ， 则摩擦 系
２ １ 年 ｌ 月 ０２ ０
噪
声
与
振
动
丁 腈 基橡 胶 轴 承 板条 产 生 噪 声 的 因素 ， 丁腈 基 橡 软 胶 更 易 于产 生 噪 声 ， 丁腈 基 橡 胶条 性 能 要优 于 软 硬 丁 腈 基橡 胶 条 ， 主 要 是 由于 硬 丁腈 基 橡 胶 具有 更 这
大 的迟 滞 性 ， 就 是 说 具 有 更 强 的能 量 吸 收 性 ， 也 因 此 ， 比而 言 不 易 于 发 生 粘 滑 ， 而 不 易 于 产 生 噪 相 故 声 ； ２ 橡胶 表面 低摩 擦 系数使 橡胶 条难 于 或不 可能 （）
一
性 中， 料硬 度 和 摩擦 系 数 是 轴承 产 生 噪 声 的主 要 材
收 稿 日期 ：０ １１ ．０ ２ １－２２
作者 简介 ： 何
琳 （９ ７ ） 男 ， 安人 ， １ ５一 ， 西 博士 生导师 ， 目前 主
些 初 步 研 究 。文 献 ［］ 研 究 了不 同硬 度 的纳 米 ６等
聚 四氟 乙烯 ， 并将 其共 混制 得橡 塑 复合材 料 ， 然后采
用纳 米 改性技 术 降低 轴承 材料 的摩擦 系数 。
纳米 粒子 的表 面效 应和 体积 效应 使纳 米粒 子具 有许 多 宏观粒 子 所不 具备 的物理 化 学效应 。将 纳米
ｌ １
ｌ ０
９
８
７ ６ ５ ３ ２ ｌ ４
较优 良的摩擦 性能 。
本文 主要 研 究舰用 新 型低 噪声水 润滑 轴承 材料 硬 度 和摩 擦 性 能 ， 新 型低 噪 声水 润 滑 轴承 材 料 的 为 选择 和 设计提 供参考 。
一
图 １ ＭＲ ３ 环 块 磨 损试 验机 Ｈ－ 型
Ｆ ｇ １ Ｍ ＲＨ一 ｉ ｇ ｂ ｏ ｋ ｗｅ ｒ ｅ ｔ ｒ ｉ． ３ｒｎ — ｌ ｃ ａ ｓｅ ｔ
１ 舰 用 低 噪 声 水 润滑 轴 承 材 料 设 计
参 照 国 外轴 承 材 料特 性研 究成 果 ｎ ， 从低 噪
水 润滑 轴承 材料 在水 润滑 状态 下 的摩擦 性 能试 验 在武 汉 理 工大 学艉 轴承 试 验室研 制 的 Ｓ Ｂ．０ 型 Ｓ １０ 船 舶 艉 轴 试 验 机 上进 行 ， 结 构 如 图 ２ 示 。试 验 其 所
ｂａｎ ． ｅ ｒ ｇ ｉ
Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ： ｃ ｓｉ ｓ； ａｅ －ｕｂ ｃ ｔｄ ａ ｉｇ ；ｎ ｓ ｙ ｒ ａ ｏｕ ｔｃ ｗ ｔｒｌ ｒ ａｅ ｂｅ ｎ ｉ ｒ ｏｉｅ；ｆｉｔｏｎｐｒ ｐｅ ｔ ； ｒ ｄｎ ｓ ｒｃ ｉ ｏ ｒ ｙ ｈａ ｅｓ
自２ 世 纪 ５ 年 代 开始 ， ０ ０ 国外 的舰 船 就 开始 大 量
Ｓ ｕ ｙｏ ｒ ｎ ｓ ｎ ｒｃｉｎＰ ｏ ｅｔ ｓｏ ｗ ｙ ｅｏ ｗ— ｏｓ ｔ ｄ ｎＨａｄ ｅ ｓａ ｄＦ ｔｏ ｒ ｐ ｒｉ ｆ ｉ ｅ Ｎｅ Ｔ ｐ ｆ Ｌｏ ｎ ｉｅ Ｗ ａｅ－ ｂ ｃ ｔｄＭ ａｅ ａ ｏ ｈｐＰ ｏ ｅｌｒＢｅ ｒｎ ｔｒｌ ｒ ａｅ ｔｒ ｌ ｒＳ ｉ ｒ ｐ ｌ ａ ｇ ｕｉ ｉ ｆ ｅ ｉ
因素 。Ｐ ｔ ｎ Ｂ Ｂ ｕ ｈｎ［１ 究表 明 ， １硬 度 是 ａｔ 和 ． ｈ ｓａ １研 ｏ ， ４ （）
使用 水润 滑橡 胶轴 承 ［４ １］ 水润 滑橡 胶轴 承在 启 、 － 。但 停机 、 速 、 载 、 低 重 高温 等 润滑 不 良的特 殊工 况 下， 容
易 出现 异 常 的振动 ， 并产 生人 耳 可 以听 到 的 鸣音， 会
ｂｅ ｒｎｇ ｍ ａ ｅ ａ ｉｈ ｓ ｒ ｒ ｎ ｓ ８ Ａ ｓｌｓ ｈａ ｈ ｔｏ ａｅ ａｌｗｉ ｈ ｅ ｈ ｄ ｓ ６Ａ ． ｉ ｉ ｄ ｆｍ ａｅ ａ ｓ ａ ｉ ｔｒ ｌｗ ｔ ｈｏ ｅ ｈａ ｄ ｅｓ ５ ｉ ｅ ｓｔ ｎ ｔ ａ ｆｔ ｍ ｔ ｒ ｔ ｓ ｏｒ ａ ｎｅ ｓ７ ｉ ｈｅ ｉ ｈ ｒ Ｔｈ ｓｋ ｎ ｏ ｔｒ ｌｉ ｉ
ｔｐ ｆ ｔｒｌｂ ｃ ｔｄｍａｅ ａ ｓｍａ ｅｕ ｉｇｎ ｎ －ａｔ ｌ ｄｆ ｄｎｔｉ ｏ ｏ ｉ ． ｈ ｉｔ ｎｐ ｏ ｅ ｉｓｕ ｄ ｒｄｙ ｙ ｅｏ ｅ－ ｒ ａｅ ｔｒ ｌ ｗａ ｕｉ ｉ ｗａ ｄ ｓ ａ ｏ ｐ ｒｉ ｅｍｏ ｉ ｅ ｉ ｌ ｃ ｍｐ ｓｔ Ｔ ｅｆ ｃｉ ｒｐ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｎ ｃ ｉ ｒｅ ｅ ｒ ｏ ｔ ａ ｄ ｗａｅ ｕ ｒ ａｉｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｗｅｅｍ ｅ ｓｒｄ ｈ ｅｕ ｔ ｓ ｏ ｔａ ｈ ｒｃｉｎ ｃ ｅ ｃｅ ｔｏ ｅ ｎ ｗｌ ｅ ｅｏ ｅ ｎ ｔｒ ｌｂ ｃ ｔ ｏ ｄｔ ｎ ｒ ａ ｕ ｅ ．Ｔ ｅ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｆｉｔ ｏ ｆ ｉｎ ｆｔ ｅ ｙ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｉ ｏ ｉ ｓ ｏ ｉ ｈ
机主 要 由驱动 部分 、 试验 部 分 、 载部 分和 测试 部分 加 组 成 。试 验 主 轴 用 ４ ５钢 制 成 ， 轴 颈 镶 有 其 Ｚ ｕ ｎ ０ ｎ 衬套 。加载 方式 为 中间径 向加 载 。 Ｃ Ｓ ｌＺ ２
声 角 度考 虑 ， 本文 轴 承基 体 材 料优 选 丁 腈基 橡 胶 与
２ 性 能 试验
２１ 摩 擦性 能试 验 ． 水 润 滑 轴 承 材 料 在 干 态 下 的摩 擦 性 能 试 验 在 ＭＲ ３ 环 块 高 速 磨 损试 验 机 上进 行 。 摩擦 接 触 Ｈ一 型 方式 为 环块 ， 擦 环 尺 寸为 ４ ．２ １ ．５Ｆｌ， 摩 ９ ｘ ３ ｌＩ材料 ２ ０ ｌ Ｔ 为 Ｚ ｕ ｎ ０ ｎ 。测 试试 样 硫 化 于金 属 块 上 ， 图 １ Ｃ Ｓ ｌＺ ２ 如
ｏ ｏ ｎ ｙ ｈ ｇ ｅ ａ ｄ ｅ ｓ ｂ ｔａ ｓ ｅ ｅ ｒｃｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｔ ｏ ｍｅ ｔｌ ｗ —ｎ ｉｅ ｄ ｓｇ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｒ ｓ ｉ ｒ ｐ ｌ ｒ ｆｎ ｔｏ ｌ ｉ ｈ ｒｈ ｒ ｎ ｓ ｕ ｌ ｂ ａ ｒｆｉ ｔ ｒ ｐ ｒ ｔ ｅ ｏ ｏ ｏ ｙ ｏｓ ｅ ｉｎ ｒｑ ｉ ｅ ｎ ｓ ｆ ｈ ｐ ｐ ｏ ｅ ｌ ｏ ｅ
ｐ ｏ ｅｌ ｒ ｅ ｒ ｇ ａ ｅｉ ｖ ｓｉ ａｅ ． ｏ ｗ・ ｏ ｓ ｅ ｉ ｎ ｒ ｑ ｉｅ ｅ ｔ ｆｔ ｅｗａｅ － ｂ ｃ ｔｄ ｓ ｉ ｒ ｐ ｌ ｒｂ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｎ ｗ ｒ ｐ ｌ ａ ｉ ｒ ｅ ｔ ｔ ｄ Ｆ ｒ ｏ ｎ ｉｅｄ ｓｇ ｕ ｒｍ ｎ ｓｏ ｔｒｌ ｒ ａｅ ｈ ｐ ｐ ｏ ｅ ｌ ｅ ｒｎ ， ｅ ｅｂ ｎ ｎ ｇ ｌ ｅ ｈ ｕｉ ｅ ｈ