水润滑轴承研究进展(2)

果,因此摩擦和磨损比大气中大。如果塑料或其充填剂与水的亲和性很好,就显示出优良的润滑性。

另一方面,塑料材料由于自身有润滑性,不仅可用于流体润滑条件,而且也大量用于边界润滑条件。在尺寸方面,由于酚醛树脂等有吸水性,必须注意由水溶胀所增大的尺寸问题。

(3)陶瓷材料。陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐化学腐蚀、强度高、硬度大、抗氧化、热膨胀系数小等优良特性,这些优异的材料性能是一般常用金属材料、高分子及其复合材料所不具备的,可以使用在高温、高速、强磁场及腐蚀性环境等特殊场合,也可以在海水等特殊介质中工作。但陶瓷材料由于也有其致命的弱点%脆性,故限制了它在结构上的应用。

(4)橡胶材料。带橡胶轴瓦的轴承多应用与水轮机、水泵、船舶螺旋浆轴和涡轮钻机中。橡胶轴承能够经受漂浮在水中的固体粒子的磨耗作用,如果这些粒子落入金属轴和橡胶轴承之间,则轴将其压入弹性橡胶轴承材料中,而后顺着其旋转方向将其滚推到最近的水槽内,并被水冲走。由于橡胶有良好的对异物埋没性,在有磨粒或杂质存在的恶劣条件下,大大减少了橡胶轴承的磨损。水润滑橡胶材料摩擦副具有使用寿命长、成本低、无污染、高减振和抗冲击特性等显著优点。但是橡胶作为摩擦副材料也有它的缺点,主要是干运转性能比较差,在转速较低、频繁启动的情况下,容易发生磨损和烧焦等现象;同时,由于橡胶材料的变形比较大,运行精度不高。橡胶材料与水的亲和性、橡胶材料的承载能力与自润滑性能,可以通过添加相应助剂得到不同程度的改善。

3 水润滑轴承的发展现状及摩擦学研究进[10~14]展

40年代末开始,苏联对采用水作为润滑液的流体静力轴承和流体动力轴承的特性和材料进行深入的研究。英国、德国和日本以及其他许多国家在50、60年代也在水润滑轴承的研究方面做了大量的工作。英国的海沃德-泰勒公司、德国的维克斯和米契尔公司、丹麦Danfoss公司、芬兰Tampere、加拿大的汤姆逊-戈尔登公司、日本的东芝公司等在水泵、液压元件和船舶尾轴中应用了水润滑轴承,其中日本的海水液压传动技术非常领先,制成了在12km深水下的成套液压系统;德国汉堡工业大学研究了陶瓷摩擦副,试制的轴向柱塞泵中的滑靴、缸体和支承盘均采用了陶瓷材料,润滑介质和工作介质都采用了水。

中国从50年代中期开始在船用离心泵和轴流泵中采用水润滑轴承,60年代初期开始进行这方面的理论探索和试验研究工作。目前,国内应用的水润滑轴承相对仍较少。例如在泵上应用的水润滑橡胶轴承

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大多是从德国引进技术,通过模型试验,对比和评价试验等总结出经验参数而加工制造的。国内生产厂家也很少,其中沈阳滑动轴承研究所与西安交通大学润滑理论及轴承研究所组成的联合体在这方面做过一些有益的探索,重庆大学机械传动国家重点实验室、重庆奔腾科技发展有限公司合作研究开发了170多种规格的RTG水润滑复合橡胶轴承和塑料轴承等产品。

在水润滑轴承的摩擦学研究方面,我国的报导较少。重庆大学机械传动国家重点实验室王家序、秦大同教授在水润滑橡胶轴承、塑料轴承方面有着深入的研究,在摩擦磨损试验机上做了大量的橡胶、塑料的摩擦性能试验,得出不同水质、不同工况下的摩擦学特性,确定了载荷、转动速度、运行时间及间隙等对摩擦系数、磨损量的影响。青岛建筑工程学院的王优强、杨成仁教授等针对沈阳水泵厂生产的八纵向沟水润滑橡胶轴承进行了试验研究和理论数值计算,得到摩擦系数随载荷、速度、温度和间隙的变化曲线,系统的分析了其润滑机理及内在规律,提出了一些降低摩擦损耗和控制摩擦过程改进措施,确定了该类轴承的最佳设计参数和使用范围。重庆大学段芳莉的博士对水润滑橡胶轴承的润滑机理做了研究,并对其进行了流体润滑计算。

水润滑轴承作为一个年轻的课题,仍存在大量问题需要研究:在理论方面,进一步完善滑动轴承的边界润滑和流体润滑理论;揭示各种材质的水润滑摩擦副在边界润滑和干摩擦下的摩擦学机理及其减少摩擦的方法研究;水润滑摩擦副承载能力的提高。在应用方面,水润滑轴承将改变某些在恶劣环境中工作的机械的结构,如泵、风机等,使这些机械的结构在设计、制造、安装、维修上趋于简单化,并能提高使用寿命和生产效率,节约贵重有色金屑材料,其经济效益和社会效益将是十分可观的。相信在不久的将来,水润滑轴承的研究与应用会得到长足的发展。

参考文献

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