目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 水潤(rùn)滑軸承的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀 2
1.1.1 水潤(rùn)滑軸承的發(fā)展歷史 2
1.1.2 水潤(rùn)滑軸承的研究現(xiàn)狀 3
1.2 水潤(rùn)滑軸承的分類及特點(diǎn) 4
1.2.1 鐵梨木軸承 4
1.2.2 夾布膠木軸承 7
1.2.3 膠合層板軸承 9
1.2.4 橡膠軸承 16
1.2.5 硬質(zhì)高分子復(fù)合材料軸承 25
1.3 BTG水潤(rùn)滑橡膠合金軸承簡(jiǎn)介 26
1.3.1 BTG水潤(rùn)滑橡膠合金軸承研發(fā)背景 26
1.3.2 BTG水潤(rùn)滑橡膠合金軸承橡膠襯層 26
1.3.3 BTG水潤(rùn)滑橡膠合金軸承基本結(jié)構(gòu) 29
1.4 BTG水潤(rùn)滑橡膠合金軸承研究前沿 31
1.4.1 船舶與海洋工程領(lǐng)域 31
1.4.2 國(guó)防武器裝備工程領(lǐng)域 31
1.4.3 能源工程領(lǐng)域 32
1.4.4 裝備制造業(yè)工程領(lǐng)域 33
參考文獻(xiàn) 35
第2章 水潤(rùn)滑軸承的潤(rùn)滑機(jī)理 36
2.1 彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑 36
2.1.1 簡(jiǎn)化的雷諾方程 36
2.1.2 全雷諾方程 40
2.1.3 特殊工況下的雷諾方程 42
2.2 混合潤(rùn)滑 44
2.2.1 Stribeck曲線 44
2.2.2 水潤(rùn)滑橡膠軸承潤(rùn)滑狀態(tài)的判定 45
參考文獻(xiàn) 49
第3章 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 50
3.1 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 51
3.1.1 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承基本結(jié)構(gòu) 51
3.1.2 橡膠合金襯層設(shè)計(jì) 59
3.1.3 橡膠軸承的設(shè)計(jì)比壓 66
3.1.4 軸承的速度 67
3.1.5 軸承的pv值 67
3.1.6 軸承的pvT值 67
3.1.7 長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì) 69
3.1.8 潤(rùn)滑水量 70
3.1.9 軸承間隙 71
3.1.10 軸承相對(duì)運(yùn)動(dòng)面粗糙度 72
3.2 螺旋槽水潤(rùn)滑橡膠合金軸承設(shè)計(jì) 73
3.2.1 螺旋角度對(duì)流體動(dòng)壓性能的影響 73
3.2.2 溝槽數(shù)量對(duì)流體動(dòng)壓性能的影響 73
3.3 板條式水潤(rùn)滑橡膠合金軸承設(shè)計(jì) 74
3.3.1 板條形狀對(duì)承載力的影響 74
3.3.2 板條形狀對(duì)摩擦系數(shù)的影響 75
3.4 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承微觀織構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 75
3.4.1 微凹坑表面織構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化 75
3.4.2 微溝槽表面織構(gòu)潤(rùn)滑性能設(shè)計(jì) 89
參考文獻(xiàn) 108
第4章 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承的材料設(shè)計(jì) 110
4.1 橡膠合金材料的配方設(shè)計(jì) 110
4.1.1 橡膠合金材料配方設(shè)計(jì)的原則 111
4.1.2 橡膠合金材料配方設(shè)計(jì)的程序 111
4.2 配方設(shè)計(jì)與橡膠合金力學(xué)性能的關(guān)系 112
4.2.1 橡膠材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 112
4.2.2 橡膠材料力學(xué)性能設(shè)計(jì) 113
4.3 水潤(rùn)滑軸承材料摩擦磨損性能改性 124
4.3.1 填料對(duì)摩擦系數(shù)和磨損量的影響 125
4.3.2 摩擦系數(shù)和磨損量的影響因素 126
4.3.3 填料對(duì)水潤(rùn)滑軸承材料的改性 129
4.3.4 玻璃纖維和碳纖維對(duì)橡膠合金材料力學(xué)性能的影響 137
4.3.5 玻璃纖維和碳纖維對(duì)橡膠合金材料摩擦磨損性能的影響 139
4.3.6 納米級(jí)氧化鋅晶須對(duì)橡膠合金材料的改性 140
4.4 水潤(rùn)滑橡膠材料長(zhǎng)短鏈分子配比設(shè)計(jì) 144
4.4.1 材料機(jī)體的選擇 145
4.4.2 分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 146
4.4.3 材料物理化學(xué)性能分析 149
4.4.4 新型彈性體軸瓦材料力學(xué)性能 153
參考文獻(xiàn) 158
第5章 水潤(rùn)滑橡膠軸承的混合潤(rùn)滑分析方法 160
5.1 水潤(rùn)滑橡膠軸承混合潤(rùn)滑模型 160
5.1.1 平均雷諾方程 160
5.1.2 微凸體接觸模型 164
5.1.3 膜厚方程 165
5.1.4 潤(rùn)滑介質(zhì)熱傳遞模型 167
5.1.5 軸-軸承熱傳遞模型 168
5.1.6 流固耦合熱傳遞邊界條件 169
5.1.7 彈性變形方程 170
5.1.8 載荷平衡方程 170
5.1.9 摩擦力和摩擦系數(shù) 171
5.2 熱/熱變形影響系數(shù)快速算法 172
5.2.1 熱影響系數(shù)快速算法 172
5.2.2 熱變形影響系數(shù)快速算法 174
5.3 斜網(wǎng)格虛擬節(jié)點(diǎn)差分模型 176
5.3.1 斜坐標(biāo)系下的多工況平均雷諾方程 176
5.3.2 虛擬節(jié)點(diǎn)模型 178
5.3.3 虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算精度 182
5.4 混合潤(rùn)滑并行計(jì)算模型 183
5.4.1 OpenMP多線程并行計(jì)算模型 183
5.4.2 并行速度與效率 186
5.5 數(shù)值計(jì)算方法 190
5.5.1 有限差分法 190
5.5.2 多重網(wǎng)格法 193
5.5.3 漸進(jìn)網(wǎng)格加密法 198
5.5.4 空穴模型 200
5.6 潤(rùn)滑特性影響因素分析 202
5.6.1 橡膠襯層形變分布 205
5.6.2 載荷對(duì)潤(rùn)滑性能的影響 207
5.6.3 轉(zhuǎn)速對(duì)潤(rùn)滑性能的影響 209
5.6.4 軸向傾斜度對(duì)潤(rùn)滑性能的影響 211
5.6.5 溝槽數(shù)量對(duì)潤(rùn)滑性能的影響 214
5.6.6 溝槽寬度對(duì)潤(rùn)滑性能的影響 215
5.6.7 橡膠彈性模量對(duì)潤(rùn)滑性能的影響 217
5.6.8 橡膠襯層厚度對(duì)潤(rùn)滑性能的影響 219
參考文獻(xiàn) 221
第6章 水潤(rùn)滑橡膠軸承的動(dòng)態(tài)特性分析方法 224
6.1 動(dòng)載荷下的水膜剛度和阻尼系數(shù)計(jì)算方法 224
6.1.1 不定常雷諾方程 224
6.1.2 膜厚方程 225
6.1.3 彈性變形方程 225
6.1.4 動(dòng)態(tài)剛度和阻尼 226
6.2 數(shù)值求解方法 228
6.3 工況參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 230
6.3.1 速度對(duì)動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 230
6.3.2 載荷對(duì)動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 231
6.3.3 供水壓力對(duì)動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 232
6.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 233
6.4.1 溝槽結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 233
6.4.2 長(zhǎng)徑比對(duì)動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 235
6.4.3 軸承間隙對(duì)動(dòng)態(tài)剛度和阻尼系數(shù)的影響 236
參考文獻(xiàn) 237
第7章 水潤(rùn)滑橡膠軸承的振動(dòng)噪聲分析 239
7.1 振動(dòng)噪聲機(jī)理 239
7.1.1 振動(dòng)與噪聲的關(guān)系 239
7.1.2 摩擦引起的振動(dòng)與噪聲 240
7.1.3 振動(dòng)噪聲動(dòng)力學(xué)理論 244
7.1.4 軸承動(dòng)力學(xué)模型 247
7.2 水潤(rùn)滑橡膠軸承摩擦噪聲分析 250
7.3 摩擦噪聲影響因素分析 251
7.3.1 摩擦系數(shù)對(duì)摩擦噪聲的影響 251
7.3.2 速度對(duì)摩擦噪聲的影響 252
7.3.3 載荷對(duì)摩擦噪聲的影響 253
7.3.4 橡膠硬度對(duì)摩擦噪聲的影響 253
7.3.5 幾何結(jié)構(gòu)對(duì)摩擦噪聲的影響 254
參考文獻(xiàn) 256
第8章 水潤(rùn)滑橡膠軸承的摩擦學(xué)性能試驗(yàn)研究 258
8.1 濕磨粒磨損機(jī)理 258
8.1.1 濕磨粒磨損的物理過程 258
8.1.2 磨損率的影響因素 263
8.2 水潤(rùn)滑橡膠軸承摩擦學(xué)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 266
8.2.1 試樣 266
8.2.2 儀器 267
8.2.3 試驗(yàn)步驟 267
8.2.4 計(jì)算結(jié)果 268
8.3 水潤(rùn)滑橡膠軸承摩擦學(xué)性能試驗(yàn) 269
8.3.1 試驗(yàn)方法 269
8.3.2 摩擦系數(shù)試驗(yàn)研究 270
8.3.3 磨損率試驗(yàn)研究 280
8.3.4 改性材料摩擦學(xué)性能 284
8.3.5 溝槽結(jié)構(gòu)摩擦學(xué)試驗(yàn)研究 286
參考文獻(xiàn) 289
第9章 水潤(rùn)滑橡膠軸承試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì) 291
9.1 水潤(rùn)滑橡膠軸承綜合性能試驗(yàn)系統(tǒng)研制 291
9.1.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 291
9.1.2 試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 293
9.1.3 測(cè)試原理與數(shù)據(jù)處理方法 295
9.2 試驗(yàn)內(nèi)容及方法 300
9.2.1 試驗(yàn)對(duì)象 300
9.2.2 試驗(yàn)內(nèi)容 301
9.2.3 試驗(yàn)方法及步驟 301
9.3 試驗(yàn)結(jié)果分析與討論 302
9.3.1 摩擦系數(shù) 302
9.3.2 水膜壓力 304
9.3.3 軸心軌跡 308
9.3.4 動(dòng)態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)阻尼 311
9.3.5 振動(dòng)噪聲 313
參考文獻(xiàn) 316
第10章 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承的精密成形方法 317
10.1 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承的成形工藝 317
10.1.1 橡膠的硫化 317
10.1.2 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承的硫化工藝 321
10.1.3 水潤(rùn)滑軸承橡膠合金材料與瓦背的黏結(jié)工藝 325
10.2 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承模具 327
10.2.1 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承精密成形模具的初步設(shè)計(jì) 328
10.2.2 螺旋槽水潤(rùn)滑橡膠合金軸承脫模裝置 330
10.3 水潤(rùn)滑橡膠合金軸承精密成形數(shù)字制造裝備 331
10.3.1 精密成形數(shù)字制造裝備簡(jiǎn)介 331
10.3.2 工程復(fù)合材料精密成形電感應(yīng)熱壓模具設(shè)計(jì) 333
10.3.3 成形裝備計(jì)算機(jī)控制 334
參考文獻(xiàn) 335
第11章 水潤(rùn)滑軸承系統(tǒng)簡(jiǎn)介 337
11.1 開式結(jié)構(gòu)的水潤(rùn)滑軸承系統(tǒng) 337
11.2 閉式結(jié)構(gòu)的水潤(rùn)滑軸承系統(tǒng) 338
11.3 閉式結(jié)構(gòu)的水潤(rùn)滑軸承系統(tǒng)密封裝置 339
11.3.1 密封裝置結(jié)構(gòu) 339
11.3.2 密封裝置填料函安裝要求 340
11.3.3 試航驗(yàn)收要求 340
11.4 水潤(rùn)滑動(dòng)密封橡膠合金軸承簡(jiǎn)介 341
11.4.1 水潤(rùn)滑動(dòng)密封橡膠合金軸承基本結(jié)構(gòu) 341
11.4.2 水潤(rùn)滑動(dòng)密封橡膠合金軸承工作原理 342
參考文獻(xiàn) 342
第12章 硬質(zhì)高分子復(fù)合材料水潤(rùn)滑軸承 344
12.1 簡(jiǎn)介 344
12.1.1 水潤(rùn)滑賽龍軸承 344
12.1.2 水潤(rùn)滑飛龍軸承 345
12.1.3 水潤(rùn)滑Vesconite軸承 347
12.1.4 水潤(rùn)滑Orkot軸承 347
12.1.5 水潤(rùn)滑Railko軸承 348
12.2 軸承力學(xué)特性 350
12.2.1 耐磨性 350
12.2.2 熱膨脹性 350
12.2.3 吸水性 351
12.2.4 物理力學(xué)性能 351
12.3 軸承設(shè)計(jì)與分析 355
12.3.1 pvT曲線 355
12.3.2 軸承壁厚設(shè)計(jì) 357
12.3.3 軸承長(zhǎng)徑比設(shè)計(jì) 359
12.3.4 槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 360
12.4 成形工藝與方法 361
12.4.1 軸承結(jié)構(gòu)形式 361
12.4.2 軸承的加工方法 362
參考文獻(xiàn) 367
第13章 水潤(rùn)滑陶瓷軸承 368
13.1 水潤(rùn)滑陶瓷軸承簡(jiǎn)介 368
13.2 氧化物陶瓷材料的水潤(rùn)滑性能 372
13.2.1 ZrO2-Al2O3陶瓷的水潤(rùn)滑性能 372
13.2.2 Al2O3-TiO2復(fù)合陶瓷的水潤(rùn)滑性能 375
13.2.3 Cr2O3陶瓷的水潤(rùn)滑性能 380
13.3 非氧化物陶瓷材料的水潤(rùn)滑性能 382
13.3.1 Si3N4陶瓷的力學(xué)性能 382
13.3.2 溫度與載荷對(duì)Si3N4陶瓷摩擦磨損的影響 383
13.3.3 Si3N4陶瓷的水潤(rùn)滑摩擦學(xué)性能 383
13.3.4 Si3N4陶瓷的超潤(rùn)滑現(xiàn)象 390
13.3.5 SiC陶瓷的水潤(rùn)滑性能 391
參考文獻(xiàn) 394
第14章 水潤(rùn)滑軸承試驗(yàn)方法和規(guī)范 397
14.1 水潤(rùn)滑軸承相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 397
14.1.1 適用范圍與分類 397
14.1.2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 397
14.1.3 相關(guān)要求 399
14.1.4 檢驗(yàn) 401
14.1.5 軸承樣品的選擇和試樣的準(zhǔn)備 402
14.1.6 檢驗(yàn)實(shí)施 406
14.1.7 試驗(yàn)方法 407
14.2 海水配制方法和規(guī)范 412
14.2.1 適用范圍 412
14.2.2 主要事項(xiàng) 412
14.2.3 所需試劑 412
14.2.4 海水配制 414
14.2.5 含重金屬的代用海水的配制 414
14.2.6 配置海水的成分 414
第15章 水潤(rùn)滑軸承在工程中的應(yīng)用 416
15.1 在船舶推進(jìn)系統(tǒng)中的應(yīng)用 416
15.2 在機(jī)械裝備系統(tǒng)中的應(yīng)用 419
15.2.1 在水輪機(jī)上的應(yīng)用 419
15.2.2 在水泵中的應(yīng)用 421
15.3 在工程中的應(yīng)用前景 424
15.4 水潤(rùn)滑軸承的工程應(yīng)用指南 425
15.4.1 工作環(huán)境 425
15.4.2 軸承的裝配 427
15.4.3 尺寸公差 429
參考文獻(xiàn) 430