水润滑轴承非金属外壳的性能优化及成型工艺研究

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。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,奠定关键科学基础。论文研究的主要内容包括:①水润滑非金属外壳纤维缠绕角度优化分析水润滑轴承非金属外壳受力情况,根据受力情况分析得到纤维的最优铺设角度;在圆柱外壳取一个微元分析,缠绕采用同一种纤维,分析后得到相邻两层纤维的所呈的角度。②水润滑轴承非金属外壳的成形工艺研究全面并深入分析水润滑轴承非金属外壳的基体材料,增强材料,增韧材料;提出水润滑轴承非金属外壳的成型工艺;1)水润滑轴承非金属外壳主体材料选择。对几种有机材料进行分析,考虑成型时候的尺寸的稳定性能、水中稳定性能、经济性以及和内衬粘接以后具有良好的粘接强度;2)对主体材料的增韧。由于所选的主体材料交联密度较高,固化以后脆性较大,所以要对基体材料进行增韧;3)增强材料选择和处理。选择玻璃纤维作为增强材料,由于玻璃纤维使无机材料,环氧树脂是有机材料,其界面强度决定成型以后外壳的性能。对玻璃纤维进行处理,使成型以后玻璃纤维和环氧树脂间界面强度满足承载能力;4)非金属外壳和复合橡胶内衬的粘接问题。

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

1.2 国内外现状

1.3 本章小结

2 水润滑轴承非金属外壳的材料、结构及成型工艺

2.1 水润滑轴承非金属外壳的材料

2.1.1 水润滑轴承非金属外壳主体材料的选择

2.1.2 主体材料双酚F 与双酚A 环氧树脂共体系性能的影响

2.2 水润滑轴承非金属外壳主体材料的增韧

2.2.1 环氧树脂增韧原理

2.2.2 采用端羧基丁腈橡胶（CTBN）对环氧树脂增韧

2.3 水润滑轴承非金属外壳增强材料的选择与处理

2.3.1 增强材料玻璃纤维处理

2.4 水润滑轴承非金属外壳的固化

2.4.1 固化剂的种类

2.4.2 固化剂的固化温度与固化物的耐热性

2.4.3 固化剂的选择使用

2.5 水润滑轴承的粘接机理

2.5.1 橡胶与黄铜粘合的机理简述

2.5.2 硫化工艺和干燥工艺对粘接性能的影响

2.5.3 金属-橡胶胶粘接技术分析

2.5.4 水润滑轴承非金属外壳与复合橡胶的粘接机理

2.5.5 影响胶粘及其强度的因素

2.5.6 金属热硫化粘合剂的选择与使用

2.6 水润滑轴承非金属外壳的结构

2.7 水润滑轴承的成型工艺

2.7.1 水润滑轴承的成型工艺

2.7.2 水润滑轴承非金属外壳的成型工艺

2.8 本章小结

3 水润滑轴承性能优化

3.1 复合材料玻璃纤维铺层的优化

3.1.1 玻璃纤维增强环氧树脂中玻璃纤维缠绕角度的确定

3.1.2 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

3.2 内衬复合橡胶性能优化

3.2.1 轴承内衬的磨损机理

3.2.2 炭黑增强对轴承内衬材料耐磨性的影响

3.2.3 不同磨耗机理下炭黑对轴承内衬磨耗的影响

3.2.4 不同硫化体系对橡胶物理机械性能影响

3.3 本章小结

4 水润滑复合橡胶轴承外壳物理机械性能实验

4.1 实验方法

4.1.1 实验装置

4.1.2 各种材料的质量比

4.2 正交设计

4.3 试验数据分析

4.3.1 玻璃纤维含量与冲击强度实验

4.3.2 浸泡实验

4.3.3 剥离强度实验

4.4 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献

附录