水润滑轴承非金属化的应用研究

论文摘要

近年来,随着国内外电解铜等贵重金属材料价格大幅度上涨并居高不下,使水润滑轴承的材料成本越来越高,推广应用范围受到较大限制。迫切需要找出替代铜做水润滑轴承外壳的材料。非金属外壳的水润滑工程复合材料轴承,在国内尚属空白,其关键科技问题还有待攻克。本课题来源于国家自然科学基金资助项目(50475065),为我国研制出非金属外壳的水润滑工程复合材料轴承,攻克大中型舰船推进系统迫切需要解决的减振、降噪、安全、可靠、节材、节能、高效、环保等关键难题,从根本上解决我国传动机械特别是大中型舰船推进系统润滑油泄漏污染水资源环境日趋严重的现状,培育出资源节约、环境友好型科技产业和新的经济增长点,奠定关键科学基础。论文分析了传统水润滑轴承的结构、成型工艺、影响水润滑轴承的摩擦系数的几个关键因素;提出了非金属外壳的水润滑轴承的材料、结构、成型工艺;优化了纤维缠绕角度以及层与层纤维的角度、橡胶硫化时候加入炭黑的含量、橡胶硫化体系,根据轴承使用的环境选择合适的硫化体系。论文解决几个关键的问题:①橡胶和玻璃纤维增强环氧树脂外壳的粘结问题。②玻璃增强环氧树脂时候玻璃纤维和环氧树脂界面问题。③橡胶硫化时候高温保证环氧树脂固化物不会产生软化变形。对水润滑轴承非金属化既具有一定的理论指导意义,又有较高的工程实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究目的及内容
• 1.1.1 研究目的
• 1.1.2 研究内容及创新之处
• 1.2 国内外现状
• 1.3 本章小结
• 2 传统水润滑复合橡胶轴承的结构、材料及成型工艺
• 2.1 传统水润滑复合橡胶轴承的结构
• 2.2 传统水润滑复合橡胶轴承的材料
• 2.3 水润滑复合橡胶轴承的成型工艺
• 2.4 橡胶与黄铜粘合的机理简述
• 2.4.1 硫化工艺对粘接性能的影响
• 2.4.2 干燥工艺对粘接性能的影响
• 2.4.3 金属-橡胶胶粘剂的研究技术发展及优缺点分析
• 2.5 影响传统水润滑轴承摩擦系数的几个关键因素
• 2.5.1 转速对摩擦系数的影响
• 2.5.2 载荷对摩擦系数的影响
• 2.5.3 复合橡胶层和轴的间隙对摩擦系数的影响
• 2.5.4 长径比对摩擦系数的影响
• 2.5.5 复合橡胶的厚度对摩擦系数的影响
• 2.5.6 温度对摩擦系数的影响
• 3 非金属外壳的材料、结构及成型工艺
• 3.1 水润滑轴承非金属外壳的材料
• 3.1.1 外壳材料的选择
• 3.2 外壳材料环氧树脂的改性增韧
• 3.2.1 环氧树脂增韧原理
• 3.2.2 采用端羧基丁腈橡胶（CTBN）对环氧树脂增韧
• 3.3 环氧树脂增强材料选择
• 3.4 玻璃纤维增强环氧树脂复合材料偶联剂配制及使用
• 3.5 玻璃纤维增强环氧树脂固化剂的选择与使用
• 3.5.1 固化剂的种类
• 3.5.2 固化剂的固化温度与固化物的耐热性
• 3.5.3 固化剂的选择使用
• 3.6 玻纤增强环氧树脂与橡胶的粘接
• 3.6.1 玻纤增强环氧树脂与橡胶的粘接机理
• 3.6.2 影响胶粘及其强度的因素
• 3.6.3 金属热硫化粘合剂的选择与使用
• 3.7 水润滑轴承非金属外壳的结构
• 3.7.1 水润滑轴承非金属外壳的结构
• 3.8 水润滑轴承的成型工艺
• 3.8.1 水润滑轴承的成型工艺
• 3.8.2 水润滑轴承的外壳成型工艺
• 3.8.3 轴承的外壳材料双酚 F 与双酚 A 环氧树脂共体系性能的影响
• 3.9 本章小结
• 4 水润滑轴承性能优化
• 4.1 复合材料玻璃纤维铺层的优化
• 4.1.1 玻璃纤维增强环氧树脂中玻璃纤维缠绕角度的确定
• 4.1.2 玻璃纤维增强环氧树脂中玻璃纤维层与层间纤维角度的确定
• 4.2 内衬复合橡胶性能优化
• 4.2.1 轴承内衬的磨损机理
• 4.2.2 炭黑增强对轴承内衬材料耐磨性的影响
• 4.2.3 不同磨耗机理下炭黑对轴承内衬磨耗的影响
• 4.2.4 不同硫化体系对橡胶物理机械性能影响
• 4.3 本章小结
• 5 水润滑复合橡胶轴承外壳物理机械性能实验
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 实验装置
• 5.1.2 各种材料的质量比
• 5.2 正交设计
• 5.3 试验数据分析
• 5.3.1 玻璃纤维含量与冲击强度实验
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录