橡胶-碳纤维复合水润滑轴承材料的研究.pdf

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1、第４２卷第６期船海工程Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．６２０１３年１２月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤｅｃ．２０１３ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１３．０６．０２８橡胶-碳纤维复合水润滑轴承材料的研究１２，３２，３２，３２，３赵华松，刘凯，唐育民，蒋欣宸，甄鹏厚（１．武汉市橡胶工业总公司，武汉４３００３５；２．武汉理工大学能源与动力工程学可靠性研究所，武汉４３００６３；３．武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室，武汉４３００６３）摘要：为探究橡胶－碳纤维复合橡胶水润滑轴承材料的摩擦学性能，在ＳＳ

2、Ｂ－１００型船舶艉轴承试验机上，对复合橡胶轴承材料和普通橡胶轴承材料进行台架上的摩擦、磨损试验结果表明：复合橡胶轴承材料的力学性能、摩擦、磨损性能均优于普通橡胶，即碳纤维的加入可以改善普通水润滑橡胶轴承的综合性能。关键词：碳纤维；橡胶；复合橡胶；摩擦系数；磨损；承载力中图分类号：Ｕ６６４．２１文献标志码：Ａ文章编号：１６７１-７９５３（２０１３）０６-０１１５-０３以橡胶为主要成分的船舶艉管轴承不仅具有橡胶－碳纤维复合水润滑轴承材料为研究对象，较好的经济性，还能带来巨大的环保效益，研究和研究其机械物理性能以及摩擦、磨损特性。推广使用橡

3、胶轴承有重大的战略意义。橡胶艉管１材料制备轴承在国内外虽然应用较广泛，但还存在不少问题，如橡胶轴承的设计比压≤０．２５ＭＰａ，为油润制造橡胶轴承的主要原料有：天然橡胶、丁腈［１-２］滑的１／３，因此只能用于中小型船舶。同时，橡胶和氯丁橡胶等。其中，天然橡胶不仅综合性由于船舶艉轴承工作载荷是不稳定的，这样就要能指标好，且材质也容易保证。根据试验的实际求橡胶材料具有较高的承载能力、耐磨、吸振、抗条件，本试验研究中的普通橡胶和复合橡胶的基冲击等综合性能。碳纤维是一种自润滑材料。按体都选用天然橡胶。普通橡胶的基本配方见表照一定比例，辅以加工工

4、艺，加入至橡胶中，能有１。橡胶－碳纤维复合橡胶的基本配方是在普通效地提高橡胶的综合性能。本文以橡胶基本配方中加入１５．０ｇ的碳纤维。表1普通橡胶的基本配方成分天然橡胶硫磺氧化锌硬脂酸促进剂ＤＭ促进剂Ｍ高耐磨炭黑半补强钙基脂数量／ｇ１００．０１．０５．０１．０１．００．５５０．０２５．０７．５按照ＧＢ／Ｔ５２８－９２和ＧＢ／Ｔ１３９３４－２００６标２力学性能试验准，对复合橡胶和普通橡胶进行力学性能测试，复复合橡胶作为一种滑动轴承材料，除了满足合橡胶和普通橡胶的硬度、扯断强度、扯断伸长船舶橡胶艉管轴承标准中规定的力学性能外，还率、扯断永久

5、变形、２００％和３００％定伸测量结果应测定疲劳性能，即测定耐屈挠龟裂性能。虽然见表３，耐屈挠龟裂性能的测量结果见表４。在各国标准中没有此项要求，但是由于混入了碳表3两种橡胶的力学性能测定结果［３-４］纤维，容易在界面上形成“裂纹”，因此测定是扯断扯断扯断永定伸强度／ＭＰａ硬度材料强度伸长率久变形必要的。／ＨＤ／ＭＰａ／％／ｍｍ２００％３００％复合橡胶７４１６．４３５２１６７．１１２．２普通橡胶６６１８．８３８８１０７．８１３．３收稿日期：２０１３－１１－０５修回日期：２０１３－１１－１２表4两种橡胶的耐屈挠龟裂性能测量结果万次基金项目

6、：国家自然科学基金（５１０７９１１９）；浙江省舟裂纹山市科技计划项目（２０１２Ｃ３３００７）材料理论值实测值第一作者简介：赵华松（１９５７－），男，硕士，高级工程师复合橡胶３２研究方向：橡胶应用普通橡胶３５E-mail：ｈｕａｓｏｎｇ５８８＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ１１５第６期船海工程第４２卷由于加入了高强度、高模量、低伸长率的碳纤２）速度v，依次为１、２、３、４、５、６ｍ／ｓ。维，使复合橡胶的硬度增大，扯断伸长率降低，提在载荷为０．８ＭＰａ，速度为６ｍ／ｓ的工况下高了硫化胶的抗变形能力。扯断永久变形增大，磨损３０ｈ，复合橡胶的磨痕宽

7、度为１４～１６ｍｍ，普说明复合橡胶变形中所含的可恢复的弹性变形部通橡胶的磨痕宽度为１８～２０ｍｍ，说明复合橡胶分减少。复合橡胶的耐屈挠龟裂性能实测值小于的抗磨损能力强于普通橡胶，见图３。普通橡胶的实测值，说明复合橡胶的耐疲劳性能得以提高。总之，复合橡胶的综合性能比普通橡胶要好。３复合橡胶的摩擦、磨损性能试验3．1试验机工作原理试验机加载方式是利用杠杆原理直接施加于试件，试验机加载原理见图１，加载力学模型见图２。其中，试验轴铜套直径为１５５ｍｍ；试件尺寸长７０ｍｍ、宽３０ｍｍ、厚８ｍｍ。图3两种橡胶磨损时间30h磨损磨痕宽度两种橡胶的摩

8、擦润滑试验结果见表５、６。表5复合橡胶的摩擦润滑试验中摩擦系数测试结果线速度／载荷／ＭＰａ－１（ｍ·ｓ）０．２０．４０．６０．８０．９１．０１０．１３２００．０７２５０．０４９００．０４６５０．０４６５０．０４５０图1试