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船用泵水润滑轴承的优越性

发布日期:2017-09-03 点击:

轴承是机器中用来支撑轴的一种重要零件,通常分为滑动轴承和滚动轴承两大类,随着流体力学的理论的建立和数值计算技术的发展,滑动轴承的应用日益广泛,已广泛应用于船舶、金属切削机床、汽车、轧钢机、仪表、冶金、矿山等设备中。减少滑动轴承与轴间的动摩擦,提高机械效率,一直是滑动轴承设计者所研究和迫切需要解决的课题。而据有关资料统计,目前世界上约有1/3的能源消耗在不同形式的摩擦上,其中滑动轴承消耗约占1/10。为了减少滑动轴承的摩擦损耗,设计者们在轴承结构、润滑剂、减摩材料及制造加工工艺等方面进行了大量的改进工作。

很长时期以来,船舶航轴轴承往往都是以金属构件组成,并用油作为工作介质的。这样不仅耗费了大量油料和贵重金属等战略资源,而且为了防止油泄漏,需要进行密封,使其结构相当复杂,并很难解决各种摩擦副因运动而产生的摩擦、磨损、振动、冲击、噪声、无功能耗、性差和寿命较短等问题,特别是不可避免地存在因油泄漏而污染水环境口趋严重的问题。

当前,随着石油、贵重金属材料价格的上涨及环境的口益恶化,基于资源节约和环境友好的创新设计理论、方法和技术,越来越受人们的重视。由于自然水具有来源广、   等特点,在机械传动装置特别是船舶、水轮机、水泵等机械设备的滑动轴承上得到了广泛应用。

水润滑轴承是以水作为润滑介质,而非传统的油润滑介质,从而使水润滑轴承与传统的油润滑金属轴承相比在选择材料上存在较大的差异。铁梨木、层压板类材料、陶瓷材料、塑料材料、橡胶材料等在水润滑轴承上都有不同程度的应用。

水润滑轴承的性主要表现在:(1)购买和使用成本低。地球上具有丰富的水资源,用水替代油作润滑介质,既节约了能源,又节省了购买、运输、储存油液所需的费用和麻烦;(2)环境友好。矿物油作润滑介质对环境的污染是众所周知的严重问题,泄漏的油液使空气中充满异味,工作环境和周边环境变得恶劣,使用过的废液   回收处理。用水作摩擦副润滑介质,工作场所清洁,对环境没有任何危害。由于水的比热容大,对于摩擦发热的冷却效果比油好;(3)易维护保养。用水作介质的摩擦副系统的维护保养非常方便,清洁、维护成本比油介质系统低;(4)阻燃性好。水不会燃烧,而且本身是一种优良的灭火介质,性好。而油液在高温、明火下很容易燃烧而可能导致恶性事故。

同时,水作为润滑介质也会带来以下不足:(1)由于水的沸点低,所以水润滑轴承不能应用于高温环境中;(2)水尤其是海水的锈蚀作用较强;(3)纯水的导电性比普通润滑油高数亿倍以上,能引起绝大多数金属材料的电化学腐蚀和高分子材料的老化;(4)水的汽化压力高,水润滑系统中很容易产生气蚀,使材料受到侵蚀;(5)水是一种低粘度的液体,承载能力比较低。在停启工况、重载、大潜深、运行速度有所变化的情况下,轴承则往往处于边界润滑和干摩擦状态,因此要求水润滑材料应具有低摩擦系数,以在边界润滑和干摩擦条件下运行。

正是由于高分子复合材料水润滑轴承具有上述良好的润滑特性,世界很多在水润滑轴承的应用方面做了大量研究,   、英国、口本等国都制定了水润滑轴承的制造标准。

近年来,我国在水润胶轴承的一些关键技术及产业化等方面取得了重大进展,如重庆大学的王家序教授等人「12-13]通过多年的创新研究,在水润滑橡胶合金轴承设计、橡胶合金材料制备及润滑系统集成方面取得了很多突破性进展,其相关产品已经被广泛应用于多种水润滑设备。但总体来说,由于国内起步较晚,与工业发达的水平相比还有   差距,如在特殊与极端环境下的大尺寸高比压水润滑轴承系统动力学、环境效应分析、试验技术研究、材料性能、润滑机理等方面,还存在一些迫切需要解决的关键科技难题。

本文将以自行设计研制的船用泵高分子复合材料水润滑轴承为研究对象,从试验的角度对轴承结构、润滑性能方面进行研究与分析,旨在为相关问题的解决提供试验基础,并为相关产品的工程优化提供参考。


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