水润滑复合橡胶尾轴承振鸣音机理分析及试验研究

摘要

水润滑尾轴承是船舶推进系统的必不可少的组成部分，相比传统的油润滑而言，水润滑具有无污染、成本低、节约资源等众多优点。在环境保护越来越受到人们重视的情况下，水润滑必将在船舶行业得到更广泛的应用。水润滑橡胶尾轴承因其具有造价低、摩擦系数低、耐磨抗冲击等优点，是目前应用最广泛的水润滑轴承之一。然而，在低速、重载等特殊工况下，润滑条件被破坏，摩擦系数增大，橡胶材料因其自身的弹性体特性会产生粘-滑现象，产生振鸣音。随着电子探测技术的发展，水润滑橡胶尾轴承产生的振鸣音现象严重影响了舰船的隐蔽性、安全和生存能力。
　　 本文结合国家自然科学基金项目，针对水润滑橡胶尾轴承的振鸣音现象进行了新材料研制改性、振鸣音机理分析以及影响因素的试验研究。论文的主要工作和结论如下:
　　 1.开展了新的水润滑复合橡胶尾轴承材料的研究。通过材料的改性方法，将丁腈橡胶、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、石墨等材料进行共混，制备出了一种新的水润滑复合橡胶尾轴承材料SPB-N。通过多次试验表明:该材料的物理机械性能达到了美国军标MIL-DTL-17901C(SH)和中国船标CB/T769-2008的相关要求。并且摩擦系数也达到了美国军标的要求，在低速情况下，甚至优于军标标准。该材料的局部比压可达到0.70MPa，摩擦振动较小，具有良好的减振降噪效果。
　　 2.对水润滑复合橡胶尾轴承的振鸣音产生机理进行了分析。介绍了尖叫声产生机理和粘着-滑动噪声产生机理，得出了自激振动是产生粘着-滑动噪声的前提。对自激振动模型进行了相关的分析，分析了水润滑尾轴承摩擦振动的基本特征和基本要素，并提出了减小振鸣音的控制措施。
　　 3.对水润滑复合橡胶尾轴承SPB-N进行振鸣音试验研究，并和水润滑普通橡胶尾轴承进行对比分析。结果表明，无论是高频尖叫声振幅还是低频颤振振幅，复合橡胶都明显优于普通橡胶，这说明水润滑复合橡胶尾轴承SPB-N具有良好的减振降噪效果。其次，通过试验讨论了载荷、温度对振鸣音临界速度的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文背景及研究意义

1．2 水润滑尾轴承研究现状

1．2．1 水润滑尾轴承材料的应用研究

1．2．2 水润滑尾轴承材料摩擦性能研究

1．2．3 水润滑尾轴承振动鸣音的研究

1．2．4 目前存在的不足

1．3 研究内容、关键技术问题

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 关键技术问题

第2章 水润滑复合橡胶尾轴承材料的制备及性能

2．1 橡胶共混改性简介

2．2 复合橡胶的基本组成成分

2．2．1 丁腈橡胶

2．2．2 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)

2．2．3 石墨

2．2．4 辅料

2．3 水润滑复合橡胶尾轴承材料的制备

2．3．1 复合橡胶的硫化反应过程

2．3．2 硫化温度和硫化时间

2．3．3 硫化压力

2．4 水润滑复合橡胶尾轴承的性能

2．4．1 水润滑复合橡胶尾轴承的物理机械性能

2．4．2 水润滑复合橡胶尾轴承摩擦系数的测定

2．4．3 水润滑复合橡胶尾轴承局部比压

2．5 本章小结

第3章 水润滑复合橡胶尾轴承振鸣音机理分析

3．1 尾轴承振鸣音的产生机理

3．1．1 尖叫声产生机理

3．1．2 粘着-滑动噪声产生机理

3．1．3 水润滑尾轴承摩擦振动形成机理

3．2 自激振动分析模型

3．3 水润滑尾轴承的摩擦振动特征

3．3．1 尾轴承摩擦振动的本质

3．3．2 尾轴承摩擦振动的激励来源

3．3．3 尾轴承摩擦振动的基本要素

3．4 水润滑橡胶尾轴承振鸣音的控制措施

3．5 本章小结

第4章 水润滑橡胶尾轴承振鸣音试验研究

4．1 概述

4．1．1 实验对象

4．1．2 试验测试装置

4．1．3 试验目的

4．2 振鸣音信号分析

4．3 两种橡胶轴承振动信号的对比分析

4．4 振鸣音临界速度的影响因素分析

4．4．1 温度、载荷对鸣音临界转速的影响

4．4．2 两种橡胶材料的鸣音临界速度的对比分析

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

硕士学位期间参加的科研项目