水润滑轴承研究进展

#机床与液压 2004 No 4

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水润滑轴承研究进展

衣雪娟,王优强

(青岛建筑工程学院机械工程学院,青岛266033)

摘要:介绍了水润滑轴承的特点,列举了水润滑轴承用的金属、塑料、陶瓷、橡胶材料特点,分析了水润滑轴承的发展现状和摩擦学研究进展,对水润滑轴承用水代替油作为润滑介质、用非金属代替金属作为摩擦副材料的技术做了介绍。

关键词:水润滑;摩擦副;润滑介质

中图分类号:TH117 1 文献标识码:A 文章编号:1001-3881(2004)4-013-2

ProgressofStudyonWaterLubricatedBearings

YIXue juan,WANGYou qiang

(QingdaoInstituteofArchitectureandEngineering,Qingdao266033,China)

Abstract:Somecharactersofthewaterlubricatedbearingswithdifferentmaterialssuchasmetal,plastic,potteryandrubberwereintroduced.Withthedevelopmentthewaterlubricatedbearings,theycanbeusedinsteadofmetalbearingsinmanysituations.

Keywords:Waterlubricated;Frictionpair;Lubricatingfluid

近几年来,由于人们逐渐认识到保护环境、节省能源对人类的可持续发展的重大意义,开发新型的节能无污染产品的呼声越来越高。水润滑轴承在这方面有巨大的发展潜力。水润滑轴承以水为润滑和工作介质,减少了以油为润滑介质的传统轴承对环境的污染,可以节约大量的油料;而且水具有无污染、来源广泛、安全性和难燃性等优点,在很多场合都可以用它来代替油,是一种有着广阔发展前景的润滑介质,水润滑轴承也因此成为世界各国关注的对象。

根据我国船检部门调查报告:使用油润滑尾轴轴承的中型船只,每年平均从尾轴轴承泄漏3 2t润滑油,在长江中航行的大小船只有数万条,泄漏润滑油将会多得惊人。如此触目惊心的数据,几年后,仅润滑油泄漏就会造成严重的水资源污染。通过水润滑轴承的系统研究,优化轴承系统润滑结构,从而提高润滑性能和承载能力,大幅度的减少或降低摩擦副的摩擦、磨损、振动、噪声、无功能耗等关键问题,为我国船舶工业、水轮机、水泵等工业的技术改造和更新换代创造必要的配套装备条件。

充满异味,工作环境和周边环境变得恶劣,使用过的废液必须回收处理;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。由于水的比热大,对于摩擦发热的冷却效果比油好。!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。

水润滑轴承的缺点: 由于水的沸点低,所以水润滑轴承不能应用于高温环境中。 水尤其是海水有较强的锈蚀作用,纯水的导电性比普通润滑油高数亿甚至数百亿倍,它能引起绝大多数金属材料的电化学腐蚀和高分子材料的化学老化。!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。

1 水润滑轴承的特点[1,2]

传统观点将润滑状态分为:流体动压润滑、流体静压润滑、弹性流体动压润滑、边界润滑、干摩擦五种。由于水的粘度很低,仅为油的1/100~1/20,低粘度的润滑剂具有摩擦阻力小,摩擦系数低等优点,但水膜的承载能力要比油膜低的多,很难形成流体动压润滑,一般认为只有在高速、低载的适宜条件下才能形成流体润滑。但是在启动和停机运行速度有所变化的情况下,轴承往往处于边界润滑和干摩擦状态,因此对水润滑材料,要求能在边界润滑和干摩擦条件下安全运行,并具有低摩擦系数。

水润滑轴承的优越性: 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。 环境友好。矿物油作润滑介质对环境2 水润滑轴承的材料

[3][3]

常用的水润滑轴承的材料有金属、塑料、橡胶[4]、陶瓷[5]等几种。它们的主要特点如下:

(1)金属材料。根据金属材料的特性,弹性系数和硬度高,对负荷的缓冲性就很差,难于形成水膜,不大适用于流体润滑条件。但是,这种轴承在高负荷、低转速的边界润滑条件下得到很多应用。由于耐磨损性很好,在混有杂物这样的场合应用很多。

金属与水反应过程中会形成氧化物,但这些氧化物不但对润滑没有作用,反而有不良影响。因此不能期望由水产生润滑作用,为了进行自身润滑,必须采用除了水以外的固体润滑剂等材料,而仅仅应用单金属是很难达到目的的。

由于金属有腐蚀问题,因此用作水下滑动轴承的金属多是青铜、高强度黄铜和铝青铜等材料。由于轴上也产生腐蚀,必须采用不锈钢和经镀铬处理的轴材料。而且必须充分考虑到在水这种电解质中,因异种金属接触所产生的电化腐蚀问题。

(2)塑料材料。塑料材料在水滑动轴承中应用得最多的是酚醛树脂轴承和氟化乙烯树脂轴承,塑料轴承除了这两种以外还有许多种。但由于不同材质,对水的润滑性能也不同,许多材料在水条件下,由于水

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