赛龙轴承材料摩擦学性能的试验研究
轴承实验报告
轴承实验报告轴承实验报告引言在机械工程领域中，轴承是一种重要的机械元件，用于支撑旋转机械的轴。
它们承载着重要的机械负荷，同时也承受着摩擦和磨损。
为了确保轴承的可靠性和寿命，轴承的性能评估和实验测试是必不可少的。
本实验旨在通过测试不同类型的轴承，评估它们的性能和可靠性。
实验设计本次实验使用了两种常见的轴承类型：滚动轴承和滑动轴承。
滚动轴承是通过滚动元件（如钢球或滚子）来减小摩擦的，而滑动轴承则是通过润滑剂来减小摩擦。
实验过程中，我们将分别测试这两种轴承的摩擦系数、寿命和可靠性。
实验步骤1. 准备工作：清洁实验台面，确保实验环境清洁无尘。
2. 安装滚动轴承：将滚动轴承安装在实验设备上，并确保其能够自由旋转。
3. 测量摩擦系数：通过施加一定的力矩，使滚动轴承旋转，并使用力传感器测量所需的力。
根据所施加的力矩和测得的力，计算出滚动轴承的摩擦系数。
4. 测试寿命：通过连续施加一定的力矩和转速，观察滚动轴承的运行时间，直到其失效。
记录下滚动轴承的寿命。
5. 安装滑动轴承：将滑动轴承安装在实验设备上，并确保其能够自由旋转。
6. 测量摩擦系数：通过施加一定的力矩，使滑动轴承旋转，并使用力传感器测量所需的力。
根据所施加的力矩和测得的力，计算出滑动轴承的摩擦系数。
7. 测试寿命：通过连续施加一定的力矩和转速，观察滑动轴承的运行时间，直到其失效。
记录下滑动轴承的寿命。
实验结果与讨论通过实验，我们得到了滚动轴承和滑动轴承的摩擦系数和寿命数据。
根据数据分析，我们可以得出以下结论：1. 滚动轴承的摩擦系数较低，这是由于滚动元件的存在，可以减小接触面积和摩擦力。
2. 滚动轴承的寿命较长，这是由于滚动元件的分布，可以均匀分担负荷，减小磨损。
3. 滑动轴承的摩擦系数较高，这是由于润滑剂的存在，无法完全消除接触面积和摩擦力。
4. 滑动轴承的寿命较短，这是由于摩擦和磨损的积累，导致轴承失效。
结论通过本次实验，我们对滚动轴承和滑动轴承的性能和可靠性有了更深入的了解。
绿色船舶的摩擦学研究现状与进展_严新平
DOI:10.16078/j.tribology.2012.04.016第32卷第4期摩擦学学报Vol32No4 2012年7月Tribology July，2012绿色船舶的摩擦学研究现状与进展严新平1，2*，袁成清1，2，白秀琴1，2，徐立1，2，孙玉伟1，2，孙星1，2（1．武汉理工大学能源与动力工程学院可靠性工程研究所，湖北武汉430063；2．船舶动力工程技术交通行业重点实验室，湖北武汉430063）摘要：绿色船舶是船舶领域1个重要的发展方向，摩擦学理论及其技术在以新能源应用为特征的绿色船舶发展过程中将起到重要作用。
导致绿色船舶在运行过程中功率损失和能耗增加的原因主要涉及到内摩擦和外摩擦两方面的问题，前者主要包括船舶主机、辅机与轴系等机械装置内各摩擦副之间产生的摩擦，而后者主要存在于与空气和水接触部分，包括甲板上层建筑、船体壳板、螺旋桨、舵与艉轴外支架等。
本文在解析绿色船舶与摩擦学之间关联的基础上，以系统的观点从三方面就相关摩擦学问题进行了详细论述，重点论述了风能和太阳能在船舶上应用的摩擦学问题、船舶减阻的摩擦学研究以及船舶能效提升涉及的摩擦学问题。
最后，结合绿色船舶摩擦学的现有研究进展及发展趋势，对摩擦学相关研究工作在船舶行业的应用前景进行了展望．关键词：绿色船舶；摩擦学；清洁能源；船舶减阻；能效提升中图分类号：U662文献标志码：A文章编号：1004－0595（2012）04－0410－11 Research Status and Advances of Tribology of Green ShipYAN Xin－ping1，2*，YUAN Cheng－qing1，2，BAI Xiu－qin1，2，XU Li1，2，SUN Yu－wei1，2，SUN Xing1，2（1．Reliability Engineering Institute，School of Energy and Power Engineering，Wuhan University of Technology，Wuhan，430063，China2．Key Laboratory of Marine Power Engineering＆Technology（Ministry of Communications），Wuhan University of Technology，Wuhan430063，China）Abstract：Utilizing the new energy technology and seeking for high energy efficiency，green ship is a significant developmentfor the shipping industry in the future，and the tribology will play an important role during this developing process．It is theproblems of internal friction and external friction that actually lead to the ship's power loss and energy consumption increase，the former includes the friction problems existing in the rubbing pairs of main engine，auxiliary engine and shafting system，while the latter aims at the friction in the interface between hull and water，as well as that of hull and atmosphere．Analyzingthe relationship between green ship and tribology，this paper discusses these two fields from three specific domains in the viewof systematical standpoint，which are tribology problems of new energy ship，tribological research for hull resistance reducingand energy efficiency improving，and finally，the blueprint and entry points for relative study on tribology that takes theshipping industry as its application field are prospected by reviewing and dissecting the research progress and developmenttrend．Key words：green ship，tribology，clean energy，ship drag reduction，energy efficiency improvementReceived9March2012，revised19May2012，accepted2June2012，available online28July2012．*Corresponding author．E－mail：xpyan@whut．edu．cn cn，Tel：+86－27－86549879．The project was supported by the State Key Program of National Natural Science of China（863）（2012AA112701）．国家高技术研究发展计划项目（863）（2012AA112701）资助．航运业是综合交通运输体系的重要一环，根据联合国贸易和发展会议发表的《2010海上运输回顾》报告显示，2009年全球海上贸易总量约为78．4亿吨，全球货物流动80%的市场份额是通过海上运输进行的［1］．就我国而言，根据交通运输部《2010中国航运发展报告》，我国水路货运量、货物周转量在综合运输体系中所占比重分别为11．7%和48．2%．与陆运和航空运输相比，船舶运输在经济性、安全性和环保性方面拥有巨大的优势．运输同样的货物，卡车的能源消耗为内河船舶的10倍，火车的能源消耗为内河船舶的2倍．然而气候变化、全球变暖给全球带来了日益严峻的环境压力，将船舶及航运业对环境的污染问题推到了“聚光灯”下，船舶减排面临前所未有的挑战，统计数据显示船舶所排放的CO2、SO x、NO x和PM（固体颗粒）等污染气体总量在不断增大．另一方面，高涨的燃油成本、持续增长的燃油需求以及石化能源的可采资源量的问题，使得船舶界和航运业迫切希望寻找新的船舶营运型式．在这种背景之下，航运带来的环境保护及社会责任问题越来越引起行业的重视，“绿色船舶”的概念随之产生，以采用新技术、新能源、新材料和新工艺为基础的绿色船舶正在积极地发展．在全球节能减排呼声日益高涨的境况下，针对绿色船舶的典型特点，如综合能源利用技术、低碳润滑技术、减摩耐磨涂层和摩擦学仿生材料等，如何利用摩擦学技术理论，进一步提高其节能效率并减少污染气体的排放，对多学科交叉的摩擦学提出了新的挑战．1绿色船舶与摩擦学“绿色船舶”的概念最早出现于20世纪90年代中期，系采用相对先进技术（绿色技术）在其生命周期内能经济地满足其预定功能和性能，同时实现提高能源使用效率、减少或消除环境污染，并对操作和使用人员具有良好保护的船舶．为了更快地推进绿色船舶发展进程，IMO（国际海事组织）、欧盟以及各国船级社纷纷出台各种规范、标准，从制度上确保全球海洋环境或区域海洋环境尽可能地免受污染．2011年7月15日，在伦敦闭幕的国际海事组织海洋环境保护委员会第62次会议，通过了“新船设计能效指数”和“船舶能效管理计划”两项标准，强制实施温室气体减排．各国陆续推出应对方案：DNV（挪威船级社）推出环境和能源效率等级方案；LR（英国劳氏船级社）颁发独立审核的绿色护照，负责新造船和营运船绿色护照的审核和认证工作；GL（德国船级社）推出环境服务体系，旨在满足客户对于相关环境需求的特别服务，“环境护照”是该服务的具体体现［2－3］．中国船级社为促进节能减排技术应用，倡导绿色造船和绿色航运，推出了Green Ship（绿色船舶）附加标志作为对绿色船舶的特别标识．根据船舶各个绿色要素达到的水平，授予的绿色船舶附加标志分为3个级别．适用于所有申请绿色附加标志的船舶，贯穿于新船的设计与制造、营运和拆解的全过程．目前，绿色船舶的涉及面从基本的高效节能船型到低排放高效动力推进装置，到环保无污染涂料以及轻质材料，谓之面面俱到．人们正在通过利用世界最前沿、最先进的科学技术，从各个方面打造新型绿色船舶．可以断定，未来绿色船舶的发展方向将是综合了所有绿色因素的新概念船舶［3］．摩擦学是研究物体相互运动表面之间的相互作用，以及相关问题与实践的科学与技术，包括润滑、摩擦、磨损等，摩擦学普遍存在于生活生产实践当中，涉及范围广泛．随着资源、能源和环境状况的进一步恶化，摩擦学的作用更加突显出来，其研究目标也相应地发生了变化，即从传统的控制摩擦，减小磨损，改善润滑发展到节能、节材、减排、减振、降噪和发展生物生态润滑以及改善生命质量［4－5］．绿色船舶涉及到的摩擦可以分为外摩擦和内摩擦两部分，外摩擦主要是指与空气和水接触部分．其中，与空气的摩擦，包括船舶甲板上层设备；与水的摩擦，包括船体壳板、螺旋桨、舵与艉轴外支架．内摩擦主要指船舶主机、船舶辅机与船舶轴系等产生的摩擦．就绿色船舶而言，这两部分涉及到的重点问题及深入研究的方向，可以从三个方面展开，即清洁能源船舶的摩擦学研究、船舶减阻的摩擦学研究以及船舶能效提升的摩擦学研究．2清洁能源船舶的摩擦学研究清洁能源的是指对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系，就目前的技术发展态势而言，以风能、太阳能、核能、燃料电池、潮汐能、氢能和生物质能为代表的清洁能源技术已在各型船舶上得以试验应用［6］．值得注意的是，由于能源形式和利用方式的不同，在实际研发建造清洁能源船舶的过程中更需综合考虑船型、船舶结构、动力系统、电气系统、船员配置、航行区域和港口物流等各个要素，所以当前清114第4期严新平，等：绿色船舶的摩擦学研究现状与进展洁能源船舶的工程化情况并不具有通用性．清洁能源作为一次能源，并不能被船舶上电气设备或动力设备直接应用，需经能量转换装置成为电能或其他二次能源．以利用海洋波浪能为例，其能量转换装置中包括铰接、轴承和缸套活塞等摩擦组件以便将不规则波浪能转换为线性往复运动－回转运动带动发电机运转的机械能．上述摩擦组件的工作过程与陆上设备工作环境相比，在具有湿度高、温变快和腐蚀性等特点的海洋环境中，摩擦磨损的边界条件更为复杂，多因素综合作用的效应更难以处理．南安普敦大学Robert J K Wood 等［7－8］从海洋可再生能源发电系统摩擦学设计约束条件这一点入手，以海上风机、潮汐和波浪发电装置等为研究对象，研究并分析众多相关因素，包含润滑、污染、轴承和齿轮箱故障、生物粘附、气蚀、磨蚀、状态监测、设计趋势和摩擦部件负荷状态等．Harish Hirani 等［9］对采用新型橡胶轴承的船用推进系统轴系中的水润滑（海水－淡水）径向轴承进行了混合润滑实船案例分析，其采用数值计算的方式估算了针对不同负载和转速情况下的润滑水膜厚度，同时根据特定表面粗糙度参数对具体润滑模式进行了预测．此外，针对提高运输工具燃油经济性和可靠性的超硬低摩擦（摩擦系数小于0．05）纳米复合材料涂层和超低摩擦涂层技术也已见诸报道．对于风能、太阳能等其他清洁能源技术而言，能量转换系统的机械机构所含摩擦副及其摩擦学特性迥异，需要进行深入研究、分析和归类，才能在解释其机理的基础上更进一步提升整个能源转换系统的工作效率和可靠性．实际上，通过对国内外学术领域近年来在清洁能源技术、绿色船舶和摩擦学（绿色摩擦学）等多个方向所发表文献进行的跟踪和分析，发现以解决绿色船舶摩擦学问题为出发点的研究极为有限．文献大都集中于解决某些系统的摩擦副的摩擦学问题，而对海洋环境因素和绿色船舶载体这两个典型特征未予考虑．本文所列述的部分研究成果仅对其中某些问题有所提及，在理论体系上并不完善．限于篇幅，本文以风帆助航船舶和太阳能船舶为典型进行论述．2．1风帆助航技术的摩擦学问题目前，世界上共有十余种不同形式和结构的船用风帆．尽管各型风帆结构存在较大的差异性，但是在基本原理上彼此之间却有着紧密的联系［6］，如图1所示为各型风帆助航船实景图或设计图．按照工作原Fig．1The various types of sail －assistant ships图1各型风帆助航船214摩擦学学报第32卷理，风帆可分为：第一，翼型原理采用翼型原理或与翼型原理相仿的风帆称为帆翼，又称作翼型帆或者翼帆，主要有矩形帆翼、三角帆翼（简称三角帆）、Walker型风帆、Skysail（天帆）；第二，利用马格努斯效应产生推进力的风帆，主要为转筒帆（又称转柱帆）；第三，将机翼原理与马格努斯效应两者结合而产生的帆型，如转子－帆翼组合体；第四，采用控制边界层分离原理的抽气式涡轮帆等．2．1．1定航速模式航行下柴油机低负荷运行的摩擦学问题从运营安全和港口物流角度出发，一般要求船舶采用定航速航行模式．当风速和风向条件达到可利用需求时，就需要降低主机输出功率并使其维持在低负荷状态下工作．船用大型低速柴油机较长时间低负荷运行时，其燃烧效率降低、积炭明显增加，进而导致缸体内表面发生变化，使得活塞运动润滑不良、阻力增大，甚至划伤气缸壁，严重时还会导致爆缸．因此，重点研究柴油机低负荷运行时各运动部件摩擦副表面的摩擦学特性，有助于提高整机工作效能，进而保证长期运转过程中的可靠性和经济性．2．1．2风载荷及风振作用于风翼机构的摩擦学问题第一，风帆船在航行的过程中，恶劣的海上环境会加剧风帆与骨架之间的接触摩擦，最终可能导致传动失效，因而在帆架结构的材料选择上提出了新的要求．选择经济可靠的抗腐蚀材料，或在钢结构材料表面覆盖耐磨材料以增加其使用寿命，进而提高整个帆面的使用寿命．第二，在不同类型折叠帆的钢架结构中，如图2和图3所示，帆面横向肋骨中的铰链机构会因在风载荷作用下进行收帆、张帆以及帆向角调整操作而发生摩擦磨损，而海上复杂气象环境的影响更将恶化摩擦副之间的摩擦特性，对帆的使用寿命产生负面影响．因此，需要研究并采用合理的润滑模式以降低其摩擦系数，保证正常工作．（a）Furlingcondition（b）Stretch conditionFig．2Foldable rigid sails图2折叠式硬帆Fig．3Foldable lifting sails图3折叠式升降帆第三，海洋环境中极具不确定性的风载荷会通过帆面受力而直接作用于风翼桅杆上，使安装于其中的机械传动机构在交变载荷的冲击作用下发生振动冲击或微动磨损，最终可能导致零件的疲劳破坏，如传动系统中轴承的疲劳失效、齿轮齿面间磨损和胶合等现象．特别是具有腐蚀性的海洋环境，传动轴承将同时承受盐雾腐蚀等众多因素的综合作用．如选用滑动轴承，需着重研究包含腐蚀磨损、微动磨损、振动冲击和疲劳磨损等多种机理的摩擦学问题．2．2太阳能光伏技术的摩擦学问题太阳能光伏技术是基于半导体材料在光照射下产生空穴－电子对的原理将太阳辐射能转换为电能进行利用．对于陆上系统而言，为实时获得最大太阳辐射能，会采用机械驱动机构进行单轴或双轴太阳角度跟踪．对于太阳能船舶而言，由于需要考虑在船舶甲板区域内最大限度地获取太阳辐射能的同时，314第4期严新平，等：绿色船舶的摩擦学研究现状与进展还需考虑到可调电池阵列在风载荷下对船舶稳性的影响问题，故在采用“太阳帆”的双体船上应用较多，而在小型船或大规模采用光伏系统的远洋船上主要采取直接平面铺装太阳能电池板的方式［10］，如图4所示．2．2．1光伏逆变器工作过程中存在的微动磨损与腐蚀磨损耦合作用问题作为将太阳能电池板所输出直流电转换为交流电的电气设备，光伏逆变器在工作过程中将承受由船体内动力设备运转所产生的低频振动影响．此外，由于腐蚀性海洋环境和机舱内高温、高油气环境因素的综合作用，逆变器内部电子元器件和开关器件的工作特性将受到何种影响，目前尚未有相关方面的研究．另外，从船舶入级规范的角度考虑，任何用于船舶上的设备均需符合相应标准要求，突显了针对大容量船载光伏逆变器在复杂环境中工作特性研Fig．4Various types of solar ships 图4各型太阳能船究的必要性．2．2．2海水蒸发后形成盐颗粒对太阳能电池表面玻璃的摩擦问题船用太阳能电池板所处的海洋环境极为苛刻，含有大量的盐份、水气及海风中夹杂的酸碱性物质，虽然大多数太阳能电池板玻璃盖片耐环境性能（光学性能、化学稳定性、冷热稳定性）较好，但长期处于温差大、盐分大、湿度高的环境中极易发生污染、着色、腐蚀和磨损等系列问题，使得光伏电池对太阳光的利用率下降，进而导致整个系统转换效率下降［11－14］．图5所示为在实验室环境模拟海洋环境的不同浓度盐水浸没试验中的玻璃表面形貌．在试验过程中，随着水份的不断蒸发，在玻璃表面会不断的析出盐粒，导致玻璃表面出现大量的盐斑，从而使得通过玻璃的太阳光透过率降低、反射率增高，也就影响了玻璃盖片的光谱透过率［15］．另外，苛刻的海洋环境更会严重影响到船用太阳能电池板的可靠性，在水浸、盐蚀、振动等因素的作用下，会出现太阳能电池板的密封开裂，内部出现裂纹等诸多情况，影响到太阳能电池板的可靠性．3船舶减阻中的摩擦学研究流体中运动物体受到的基本阻力由摩擦阻力、黏压阻力和兴波阻力组成．长期以来，人们一直在寻找减少流体阻力的有效方法，其中研究较为深入的方法有以下几种［16－17］：414摩擦学学报第32卷Fig．5Salt －water experiments of battery glass covers under the simulated marine environment图5模拟海洋环境条件下的电池玻璃盖片盐水试验第一，探索物体的流线型，包括由于形体改变对保持层流边界层的影响．希望通过型线的选择，能“自动”保持边界层层流流态，如果做不到这一点，则通过吸气、增压或其他方法“强制”保持，关于这种方法，在各种行业的应用已很普遍．第二，随着流体力学和高分子化学研究的进一步发展，众多学者提出使用高分子稀溶液以实现黏性减阻，即将高分子稀溶液注入物体壁面附近（注入到流核区无效）形成类似于鱼鳞表面的黏性液体．就内流而言，最高时可使阻力系数减少40% 50%．在相关领域的具体应用也部分证实了其有效性，但这种减阻的方法在某些领域应用时有一定的局限性，有的情况甚至是不可能的．例如，针对船舶采用黏性减阻的方式就直接面临两个方面的问题：一则，向水中加高分子稀溶液与STCW78/95公约中针对防止船舶造成海洋污染的相关条款相悖离；二则，成本不可控．第三，根据仿生学的启示，人们发现弹性材料护面可实现黏性减阻．实验表明：游泳运动员游泳时穿紧身的弹性尼龙衣，比不穿游泳衣时所受的阻力要小［17］．减阻的主要原因是此弹性边界为柔顺边界，最理想的情况下，边界的波动能自动与附面层的波动合拍，即所谓的“同步波动”．在这种情况下，流动阻力大大降低，可实现最大程度的减阻．当然，同步程度的不同，传递的能量在边界区域直接散失的能量也有所差别．通过选择合适的船型参数，利用球鼻首等造成有利的波系干扰，以及采用压浪条（板）、船艉附体等技术措施，均能改善艉部流场，可有效减少常规单体舰船的兴波阻力；采用双体船、水翼艇、潜水船、小水线面船等特殊船型，可以更有效地降低兴波阻力；鲨鱼是海洋中游得最快的动物之一．其皮肤布满微小的肋条状鳞片结构，这种带肋条的表面能有效地降低鲨鱼肌体在水流冲击中的振动，从而大幅降低游动阻力．人们已经通过对鲨鱼微鳞片进行抽象、放大和简化仿形加工出了仿生鲨鱼皮［18］，实现了7%左右的减阻率．尺度与形状是决定低阻动物表皮发挥减阻机能的关键因素［19］，制造出与生物原型表皮形貌相逼近的仿生减阻表面、实现减阻率7%的突破仍是尚待解决的难题［20］．生物加工技术可以直接将复杂生物形体引入功能形体制造，能够突破现有加工手段在工艺和效能上的瓶颈，北京航空航天大学张德远等［21］借助生物复制成形工艺对鲨鱼皮外端形貌进行大面积微复制，并进行减阻试验，结果表明：在测试范围内，减阻率高达24．6%．针对船舶而言，在摩擦阻力、黏压阻力和兴波阻力3种成份中，通常摩擦阻力是主要的．从航运企业的角度，降低船舶摩擦阻力对节约燃料、提高船舶营运利润的价值是十分显著的．船舶在真实流体中运动过程中，由于流体的黏性，在船体湿表面周围形成厚度随着船长而增长的边界层．边界层中的能量由船舶供给，由此对船舶产生了摩擦阻力，其大小与船体湿面积的大小、船体表面粗糙度、船壳涂料、污底、船壳表面流体速度以及流体密度等因素均有密切关系．一般低、中速船舶的摩擦阻力占总阻力的70 80%［22］．现有降低船舶摩擦阻力的技术，主要包括：船舶主要尺度和线型优化（在设计船体时尽可能考虑减小其湿表面积），气膜减阻和仿生船体表面减阻．其中，在仿生减阻领域的研究值得高度关注．在降低船舶兴波阻力方面，目514第4期严新平，等：绿色船舶的摩擦学研究现状与进展前有2个主要解决途径：一则，采用双体船、水翼艇、潜水船、小水线面船等特殊船型；二则，基于对流体动力学和船体摩擦阻力的认识，通过选择合适的船型参数，利用球鼻首等造成有利的波系干扰，以及采用压浪条（板）、船艉附体等技术措施，通过改善艉部流场以有效减少常规单体舰船的兴波阻力．3．1优化船舶的主要尺度和线型有统计资料表明，对中低速船舶，特别是肥大型的中低速船舶，形状阻力约占总阻力的10% 30%．随着国际远洋运输的主力船型（油船、散货船、集装箱船）向着大型化、快速化、专业化的方向发展，对此类船型的形状阻力进行减阻研究将具有实际的工程意义．首先，应用CFD优化船体线型，尽量推迟层流转变和湍流分离．因为边界层内流动若能持续维持层流状态，可使其表面摩擦阻力比处于湍流状态下要小1个量级．实际上，控制其完全处于层流状态是不可能的，延缓湍流分离过程作为折中手段也可在一定程度上实现减阻目的．其二，球鼻艏技术．球鼻艏结构外形复杂，但是其对船体减阻节能特性和声纳导流罩水声性能却具有显著且复杂的影响．国内外已有不同型号的大型驱逐舰采用了作为声纳导流罩的球鼻艏，但是基于其特殊技术要求，这类球鼻艏并不具有减阻节能功能．已有数据显示，应用该型球鼻艏可能导致使船体阻力增加约3%，故通常仅称之为声纳首［23－24］．在高速水面舰船加装新型减阻节能球鼻艏，则是近年来国内外前沿研究课题．这类球鼻艏具有近水面、大前伸的外形特征，称之为减阻节能球鼻艏．据初步分析，采用减阻节能球鼻艏有望取得优良的减阻节能效果（节能15%以上），因此具有重要的应用前景．其三，前缘引流减阻技术，源于流体力学研究中的钝体绕流技术，国内外对这一领域的研究主要集中在对流体中的柱体开孔和钝体分离流控制等方面．其中，对圆柱体绕流的研究为其技术应用的典型代表．圆柱绕流源于边界层在柱体去流段发生分离而产生的漩涡，由此形成的柱体前后压力差是柱体阻力的主要原因．在研究中通过采取在柱体前后开缝、开孔引流等措施改变表面边界层分布，推迟边界层的分离，从而改善柱体周围流场分布，实现减阻目的．国内外众多试验研究均验证了钝体前缘开孔引流对其周围流场特别是尾部流场具有明显改善作用，减阻效果亦很可观．3．2气膜减阻气膜减阻技术的原理是利用水与空气的密度、黏度的差别，在船底通入空气，形成1层薄的气液两相混合流，通过混合流密度、黏度以及流动模式的改变，减少船体的摩擦阻力．大量试验表明：在适当喷气流量和水流速度下，平板及回转体的表面摩擦阻力可减少50% 80%［25］．19世纪末，W Froude首先提出在船舶与水之间注入空气层来减小船体表面摩擦阻力的设想并进行了一些试验尝试．但限于当时的理论研究水平滞后且试验条件和设备不足，试验结果并不理想，未能取得成功．但这却为后来者的减阻研究提供了1种全新的思路，推动了这一减阻研究技术的快速发展．目前微气泡减阻已经成为船舶减阻研究领域最热门的方向之一，各国政府都投入巨大的人力、物力、财力以求在微气泡减阻领域取得突破．1984年，美国学者Madavan等［26］在试验水池中对回转体的微气泡减阻进行了研究，验证了前苏联Migirenk等的研究结论，其试验研究中得到摩擦阻力可减少50% 80%的结论．试验结果表明：相同速度下，喷气量越大，摩擦阻力减小越多，达到一定临界值后，继续增大喷气量，摩擦阻力变化不大；而相同喷气量下，航速越高，减阻效果越差；同时，喷气口上游区域受气泡影响很小，对混合介质的速度分布基本无影响．国内学者对微气泡减阻的研究起步较晚，始于20世纪80年代，但研究进展很快，已经取得了一定的成果．海军工程大学董文才等对平板和滑行艇进行了微气泡减阻的试验研究［27］，主要探讨了来流速度、喷气量、喷气方式、喷缝尺寸等因素对减阻效果的影响，得到了许多具有参考价值的数据结论．气膜减阻技术耗能较少且能够有效大幅减阻，研究发展该项技术具有显著的经济及军事优势，因而被普遍认为是船舶减阻领域最具前景的研究方向．目前，微气泡减阻作为该领域最热门的方向之一，已受到国内外船舶工程、水动力学等学科领域专家学者的高度重视．3．3仿生船体表面减阻船舶使用一段时间后，船壳由于被腐蚀等，其粗糙度就会增加．同时，海生物对船壳的污底与附着也日益严重．一般污底可影响1 1．5节航速，严重污底会降低航速2节以上．国内外有关新型防污涂料的文献专利报道非常可观，涉及到无锡自抛光、可控溶解型、生物防污、化614摩擦学学报第32卷。
最新赛龙(Thordon)
赛龙(T h o r d o n)------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx赛龙（Thordon）水润滑轴承简介赛龙（Thordon）是加拿大赛龙轴承公司（THORDON BEARING INC.）专门研制生产的，由三次元交叉结晶热凝性树脂制造的聚合物，它是一种非金属弹性轴承材料。
赛龙材料的特性1.耐磨性, 赛龙材料的耐磨性大约是铜耐磨性的100倍2.材料成分,赛龙是一种均质的材料，在磨损的过程中性能不会改变3.摩擦性能, 赛龙的摩擦系数非常低。
干摩擦比较试验结果如下：试验条件：钢轴：直径100mm，表面粗糙度：0.8轴承压力：24Mpa线速度：0.003m/s 摆动+/-35度试验8小时，测得的动摩擦系数：赛龙SXL 0.051金属轴承 0.106注：赛龙SXL中含有自润滑成分，在没有润滑剂的条件下，可长时间干运转。
4 .抗冲击性赛龙是一种弹性很好的材料，坚韧性是橡胶的4.7倍。
对于因轴线不正而产生的边缘载荷，赛龙轴承能够生轻微变形以减小局部压力，从而防止轴承和轴的严重磨损并且减少噪音和震动的产生，是金属轴承无法达到的。
赛龙具有很高的抗冲击性能，吸收冲击负荷及回复原来形状的能力很强。
它的抗冲击能力是尼龙的9倍，青铜的21倍。
可以抵抗对于金属或塑料类材料来说会导致永久变形或破裂的冲击载荷。
5.使用寿命以船舶应用为例，由于赛龙材料的高性能，如果赛龙SXL用于新造船舵承上，赛龙公司保证其具有10年以上的使用寿命。
否则将免费提供一套赛龙轴承。
用于船舶修理中，赛龙轴承的使用寿命是其他材料的2倍以上。
这使得用户大大降低了轴承维护，修理的费用。
6. 可加工，便于安装赛龙是一种容易加工的材料，用普通机床配合锐利的刀具，就可以轻而易举的进行车、刨、铣、钻孔、攻丝、绞孔和研磨等机械加工。
海水润滑赛龙陶瓷轴承的摩擦学性能研究
关 键 词 ：海水 润 滑 ；赛 龙 陶瓷 轴 承 ；弹 流润 滑 ；摩 擦 学 性能
中图 分类 号 ：Ｔ １３ ３ Ｈ １． 文 献标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： ２４— １０ （００ Ｈ ３ ． ：Ｔ １７ １ ０ ５ ０ ５ ２ １ ）４— ６ ３ ０ ５—
近年来 ，有不少学者 已对水润滑轴承 的润滑机制 和材料 的选 择 及 结 构 的优 化 设 计 做 了较 具 体 的研 究 。海水润滑是水 润滑的一个分支 ，或者说是水 润滑 的一种特殊状态。它 的润滑机制与油润滑有很多
中含有一定量的沙粒 、微 尘 、微生物 ，它们将会使轴 承摩擦副产生磨粒 磨损 、腐蚀磨损 、气蚀磨损等。
海 水润 滑 赛 龙 陶 瓷轴 承 的摩 擦 学性 能研 究
孙文丽 王优强 时高伟
（ 岛理 工 大 学 山 东 青 岛 ２ ６ ３ ） 青 ６０ ３
摘 要 ：分析 海 水 润滑 轴 承 的主要 磨 损 形式 ，建立 海 水 润滑 赛 龙 陶瓷 轴 承 的弹 流 润 滑 模 型 ，通过 数值 计 算 发现 在 赛 龙 陶瓷／ 摩擦 副 间 可 以形 成海 水 弹 流润 滑 膜 ，轴 承 间水 膜厚 度 分 布 有 明 显 颈 缩现 象 ，但 压 力分 布 图 中第 二 压 力 峰 不 明 钢 显 ；随着 转速 的增 加 ，海水 润 滑膜 膜 厚及 最 小膜 厚 都 变薄 ；相 同条 件下 ，赛 龙 陶瓷 轴 承用 海水 润 滑 比用 纯 水 和油 润 滑 时
（ ）腐 蚀 磨 损 ：海 水 中 存 在 大 量 的 金 属 离 子 酸 １
不 同，可以借助或利用水润滑 已经建立起的理论基础 进行深入研究 。但海 水与 水 （ 章后 面用 水代 替除 文 海水以外的水资源 ）相 比较 ，有其特殊 的理化特性 。 本文作 者主要探讨 以海水为润滑介质轴承的磨损 机制 ，并分 析海水润滑赛龙 陶瓷轴承摩擦学性 能。赛 龙材料是性 能非常好 的高温烧结材料 ，它在常温和高 温时强度都很高 ，并且常温和高温时化学性能稳定优 异 ，耐磨性能好 ，热膨 胀 系数 很 低 ，抗 热 冲击 性 能 好 ，抗氧化性强 ，密度相对较小 。赛龙 陶瓷还具有优 异 的抗熔融腐蚀能力。 １ 海水润滑轴承摩擦磨损状态
轴承径向载荷与摩擦力矩的实验研究
时间进度安排：
2015.12-2016.01：调研实习，查阅中外相关的文献、论文，整合资料，提出问题，归 纳课题思路，完成选题报告。 2016.01-2016.03：理论分析，搭建实验装置，确定具体实验方案，调试实验台并进行 实验。 2016.03-2016.04：对实验结果进行归纳、分析和总结，得出最终评价结果。 2016.04-2016.06：撰写学位论文，请指导老师指导，并进行多次修改，确定终稿，完 成论文，参加毕业论文（设计）答辩。
本科生毕业设计 (论文 )
轴承径向载荷与摩擦力矩的实验研究
学
院
机电与信息工程学院 机械工程及自动化 2012-3 班 1210430321 杨云骐 林福严
专 业班级 学 姓 号 名
指 导教师
2016 年 6 月
中国矿业大学（北京） 本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）
中文题目： 英文题目：
轴承径向载荷与摩擦力矩的实验研究 Experimental research on bearing radial load and friction torque
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作者签名：
导师签名：பைடு நூலகம்
日期：
中国矿业大学（北京）本科生毕业设计（论文）任务书
关键词： 摩擦力矩；轴承游隙；径向载荷；LabVIEW
ABSTRACT
Bearing friction torque is a kind of friction factor which is the main index to evaluate the flexibility and life of the bearing. However in practical situations, mechanical system of standard bearings because of the influence of working load, assembly, lubrication condition and environment parameters of various factors, the friction torque will change, which affects the running state of the bearing, and then change the stability and reliability o f the mechanical system. In many factors that affect the bearing friction, the assembly problem plays an important role. If there is a gap between the bearing outer ring and the bearing seat hole, it is easy to occur the dislocation and creep in the process of operation, which leads to the damage of the bearing. Therefore, the general selection of interference fit, at this time due to the reasons for the pressure, the bearing will be deformed, resulting in the actual size of the bearing has changed, the friction torque will be changed. In this article, theoretical analysis and experimental research methods are used to study the relationship between the force deformation and the friction torque of bearings in the case of interference fit. In the bearing radial clearance and friction torque measurement method, according to national standards of measurement of bearing design a simple structure and high measurement precision instrument. Were bearing experimental measurements, and the use of LabVIEW software, the experimental data were collected and analyzed, get the relationship between the bearing radial clearance and friction moment, provide valuable reference for the design and assembly of the bearing assembly.
赛龙(Thordon)
赛龙（Thordon）水润滑轴承简介赛龙（Thordon）是加拿大赛龙轴承公司（THORDON BEARING INC.）专门研制生产的，由三次元交叉结晶热凝性树脂制造的聚合物，它是一种非金属弹性轴承材料。
赛龙材料的特性1.耐磨性, 赛龙材料的耐磨性大约是铜耐磨性的100倍2.材料成分,赛龙是一种均质的材料，在磨损的过程中性能不会改变3.摩擦性能, 赛龙的摩擦系数非常低。
干摩擦比较试验结果如下：试验条件：钢轴：直径100mm，表面粗糙度：轴承压力：24Mpa线速度：s 摆动+/-35度试验8小时，测得的动摩擦系数：赛龙SXL金属轴承注：赛龙SXL中含有自润滑成分，在没有润滑剂的条件下，可长时间干运转。
4 .抗冲击性赛龙是一种弹性很好的材料，坚韧性是橡胶的倍。
对于因轴线不正而产生的边缘载荷，赛龙轴承能够生轻微变形以减小局部压力，从而防止轴承和轴的严重磨损并且减少噪音和震动的产生，是金属轴承无法达到的。
赛龙具有很高的抗冲击性能，吸收冲击负荷及回复原来形状的能力很强。
它的抗冲击能力是尼龙的9倍，青铜的21倍。
可以抵抗对于金属或塑料类材料来说会导致永久变形或破裂的冲击载荷。
5.使用寿命以船舶应用为例，由于赛龙材料的高性能，如果赛龙SXL用于新造船舵承上，赛龙公司保证其具有10年以上的使用寿命。
否则将免费提供一套赛龙轴承。
用于船舶修理中，赛龙轴承的使用寿命是其他材料的2倍以上。
这使得用户大大降低了轴承维护，修理的费用。
6. 可加工，便于安装赛龙是一种容易加工的材料，用普通机床配合锐利的刀具，就可以轻而易举的进行车、刨、铣、钻孔、攻丝、绞孔和研磨等机械加工。
并且加工时不会产生有毒物质赛龙轴承的安装方法很多，通常采用过盈冷却安装，过盈压力安装或粘接安装。
赛龙轴承可以通过液氮或干冰的冷却而轻松的安装到座孔中。
7. 承载能力赛龙材料可以承压至70Mpa以上。
赛龙与飞龙的区别:赛龙轴承：三维交叉结晶热凝性树脂均质材料飞龙轴承：酚醛树脂层压板材料径向间隙（干态）=运转间隙+温涨间隙+水涨间隙船级社规范：径向间隙不得小于。
赛龙轴承材料摩擦学性能的试验研究
２ 年 ５月 ０１
润滑与密封
ＬＵＢＲＩ ＣＡＴ ０Ｎ ＥＮＧＩ １ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｍａ ０１ ｙ２ １ Ｖ０． ６ Ｎｏ ５ １３ ．
第３ ６卷 第 ５期
ＤＯＩ ０ ３ ６ ／ ．ｓｎ ０ ５ ：１ ． ９ ９ ｊｉｓ． ２ ４—０ ５ ． ０ ０ ． ０ １０ ２ １ ． ５ ０ ９ １
中 图分 类号 ： Ｈ １ ． 文 献标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： ２ ４— １ ０ （ ０ １ Ｔ １７ １ ０ ５ ０ ５ ２ １ ）５— ３ ４ ０ ６—
Ｅｘ ｒ ｍ ｅ ｔ ｌ Ｓ ｕｄ ｎ Ｔｒ ｂ ｌ ｇ ｃ ｌＰｒ ｐ ｒ ｉ ｓ ｏ ｏ ｄｏ ａ ｉ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｔ ｙ ｏ ｉ ｏ ｏ ｉ ａ ｏ ｅ ｔｅ ｆＴｈ ｒ ｎ Ｂｅ ｒｎｇ
ｌｗｅ ｈ ｎ ｉ ｒ ｒｃｉｎ ｗｈｃ ｈ ｗｓｂ ｕ ｄ ｒ ｕ ｒｃ ｔｏ ｔｔ ． ｅｆ ｃｉｎ ｃ ｅｆｃｅ ｔｉ ｈ ｏ ｓ ｎ ｅ ｅ ｗａｅ ｕ ｒ— ｏ ｒｔ ａ ｎ ｄ ｙｆ ｔｏ ｉｈ ｓ ｏ ｏ ｎ ａ ｌｂ ａｉｎ ｓａｅ Ｔｈ ｒ ｔ ｏ ｆ ｉｎ ｓｔｅ ｌｗｅ ｔｕ ｄ ｒｓ ａ ｔｒｌ ｂ ｉ ｙ ｉ ｉ ｏ ｉ ｉ ｃ ｔ ｎ，ｈ ｒ ｓｈ ｄ ｏ ｙ ａ ｃ ｌｂ ｃ ｔ ｎ ｔｒ ｅ ｎｏ ｇａ ｕ ｌｙ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｙ ｏ ｔｏ ｏ ａ ｎ ｙｉ ｔｏ ｈ ｗ ｄ ｒｎ ｒ ａｉ ｔ ｅｅ ｉ ｙ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｕ ｒ ａｉ ｕ ｎ ｄ ｉｔ ｒ ｄ ａｌ ． ｅｒ ｓ ｌｓｂ ｒｈ ｇ ｎ ａ ａ ｔｃ ｍｅｈ ｄ ｓ ｏ ｕ ｇ ｄｙ ｏ ｉ ｏ ｌ ｌ ｉ ａ ｄｗｅ ｕ ｒｃ ｔ ｎ，ｈ ｎ ｕ ｎ ｅｏ ｈ ｎ ｅ ｎ ｓ ｅ ｄ ｔ ｒｃｉｎｃ ｅｆ ｉｎ ｓｈ ｇ ｅ ， ｎ ｎ ｓ ａ ｔｒｌｂ ｃ ｔｏ ｔｅ ｉｎＵ ｎ ｔ ｂ ａｉ ｔｅ ｉｆ ｅ ｃ ｆｃ ａ ｇ ｓｉ ｐ ｅ ｏｆ ｔ ｏ ｆｉ ｅ ｔｉ ｉｈ ｒ ａ ｄ ｉ ｅ ｗａｅ ｒ ａｉｎ，ｈ ｎ ． ｌ ｉ ｏ ｌ ｉ ｏ ｃ ｕｉ
海水润滑赛龙材料磨损机制分析
赛龙 弹性轴 承材料 是 由三次元交叉结 晶热凝性树 脂 制造 的聚合 物 ，是一 种 强 固的合 成 型聚合 物 。 赛龙在水 润滑 、多杂质 、强冲击的环境下性能特别优 越 。本 文作者 在高速环块摩擦磨损试验机上 ，对赛 ］ 龙材料在 全浴海水润滑时 的摩擦磨损性 能及磨损机制 进 行 了试验研究 ，并与干摩擦 、湿润滑 时的磨损 机制
海洋摩擦学是 一个 正在发 展 中的新的摩擦学研究 领域 ，海水环境 中摩 擦学的研究对于海洋开发具有重
要 的意义…。
损性 ，摩擦 因数较小 ，用 途最 为广泛。 （ ）试验方 法 ：在 干摩 擦 、湿 润滑 和 海水 全 浴 ３ 润滑 条件下 ，进行 赛龙／ 镍钢配 副 的摩 擦磨 损对 比 镀 试验 。湿润 滑条件 下 ，用 于润滑 的水是 以 １０滴／ １ ａ ｒ ｎ加到上下试件 的接触部位 ，环境温度为 ２０Ｋ。 ｉ ９ ２ 磨痕 三维 （Ｄ）形貌分析 ３ ２ １ 干摩擦磨痕 分析 ． 从干摩擦后赛 龙试块 的表面形貌 图 （ １ 可 以 图 ） 看出 ，干摩 擦时赛 龙材料磨痕边部有明显犁沟 。由于 没有润滑液 ，磨屑不能被带走 ，在摩擦接触表 面有堆 积 。干摩擦时 ，摩擦表 面受力不均匀 ，而且很难控制 ， 干摩擦后磨痕表面有不均匀的凸起点 ，磨痕不光滑 。
海 水 润 滑 赛 龙 材 料 磨 损 机 制 分 析
孙文丽 王优强 时高伟
（ 岛理工大学机械工程学 院 山东青岛 ２ ６３ ） 青 ６ ０ ３
摘要 ：试验研究海水润滑条件下赛龙材料的摩擦磨损性能 ，借助表 面形貌仪 、扫描 电镜分 析磨 痕表面形貌 ， 分析 海水润滑条件下赛龙材料的磨损机制 ，并与干摩擦 、湿润滑条件下的磨损机制进行 比较 。结果表 明：干摩擦条件下表 现 为黏着磨损和磨粒磨损特征 ；湿润滑条件下磨损表现为微切削 （ 磨粒磨损 ） ；海水润滑条件下 的磨损 中有气蚀磨损 、磨
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赛龙轴承材料摩擦学性能的试验研究孙文丽;王优强;时高伟【摘要】利用数显式高速环块摩擦试验机,对赛龙轴承试块/镀镍钢环配副,分别在干摩擦、湿润滑、海水润滑条件下,进行摩擦磨损试验研究,分析赛龙轴承的摩擦磨损性能.结果表明:赛龙干摩擦时的平均摩擦因数为0.4左右,相对其他非金属材料,赛龙的干摩擦性能较好,但赛龙不耐高温,高温时材料表面会被破坏生成丝状磨屑;湿润滑时赛龙的摩擦因数比干摩擦时的低,说明湿润滑时已处于边界润滑状态;海水润滑时摩擦因数较低,此时润滑状态逐渐变为完全流体动压润滑状态.正交试验结果表明,干摩擦和湿润滑时,转速变化对摩擦因数的影响较大;海水润滑时,载荷变化对摩擦因数影响较大.%The tribological properties of thordon under dry friction, wet lubrication, seawater lubrication were investigated on high-speed ring-block tribological tester. The abrasion mechanism of thordon-steel rubbing pair was analyzed. The results show that the friction coefficient of thordon is about 0.4 under dry friction and its performance is better than other nonmetal materials under dry friction. Thordon has poor property of high temperature resistance,the contact surface is destructed to produce filiform abrasive dust under high temperature. The friction coefficient of thordon in wet lubrication is lower than in dry friction which shows boundary lubrication state. The friction coefficient is the lowest under seawater lubrication,there is hydrodynamic lubrication turned into gradually. The results by orthogonal analytic method show during dry and wet lubrication, the influence of changes in speed to friction coefficient ishigher, and in seawater lubrication, the influence of changes in load to friction coefficient is higher.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2011(036)005【总页数】4页(P36-39)【关键词】海水润滑;赛龙材料;摩擦磨损;正交分析【作者】孙文丽;王优强;时高伟【作者单位】青岛理工大学机械工程学院,山东青岛266033;青岛理工大学机械工程学院,山东青岛266033;青岛理工大学机械工程学院,山东青岛266033【正文语种】中文【中图分类】TH117.1赛龙弹性轴承材料是由三次元交叉结晶热凝性树脂制造的聚合物，是一种强固的合成型聚合物［1－2］。
赛龙在水润滑、多杂质、强冲击的环境下性能特别优越［1］，能够在船舶和工业的多种恶劣环境中发挥优良的性能，拥有较长寿命。
本文作者设计了试验对其在干摩擦、湿润滑及海水润滑中的摩擦学性能进行了研究。
1 试验条件及方法(1)试验装置:数显式高速环块摩擦磨损试验机——型号 MRH-3。
(2)试验对象:试环材质为表面镀镍45#钢，镀镍厚度为0.1mm，表面粗糙度为Ra3.2mm。
试块材质为赛龙，型号 XL，表面粗糙度为Ra3.2mm。
其基本技术性能如表1所示。
表1 赛龙材料物理性能Table 1 The physical properties of thordon?(3)试验方法:在干摩擦、湿润滑和海水全浴润滑条件下，进行赛龙/镀镍钢配副的摩擦磨损对比试验。
湿润滑条件下，用于润滑的水是以120滴/min加到摩擦副的接触部位［3］，环境温度为290 K。
2 摩擦磨损试验分析2.1 干摩擦图1给出了干摩擦条件下摩擦因数随载荷的变化情况。
可以看出，干摩擦时摩擦因数较大，这主要是由于在接触表面没有润滑膜，摩擦副直接接触，磨屑堆积、热量堆积［1］。
试验测得的赛龙材料干摩擦因数在0.4左右，相对其他非金属材料，赛龙的干摩擦性能较好，这可能是由于赛龙本身较硬的缘故。
图1 干摩擦条件下摩擦因数随载荷变化情况Fig 1 Variation of friction coefficient with the load under dry condition从图1中还可以看出，干摩擦过程中，摩擦因数随载荷的增加有降低趋势，但随着转速的增加摩擦因数呈升高趋势。
主要原因是当转速稍大，摩擦接触面间的摩擦热增加，而赛龙材料不耐高温，表面会出现焦灼现象，材料表面被破坏，产生的磨屑成丝状，试环上会黏着片状赛龙材料，如图2所示。
图2 干摩擦条件下试块摩擦表面损坏形状及其磨屑Fig 2 Wear morphology and wear debris of working surface under dry condition2.2 湿润滑图3给出了湿润滑条件下摩擦因数随载荷的变化情况。
湿润滑摩擦时，摩擦因数随载荷的增加而减小，摩擦因数比干摩擦低，这说明湿润滑时已处于边界润滑状态。
图3 边界润滑条件下摩擦因数随载荷的变化情况Fig 3 Variation of friction coefficient with the load under wetting condition从图3中可以看出，在中低速时，随着载荷的增加，湿润滑摩擦因数有降低趋势，但转速在720 r/min时，摩擦因数随载荷的增加而升高。
分析其原因:当转速较小时，摩擦副表面还没有形成稳定的边界膜，所以摩擦因数较大;随着转速的增加，边界膜效应使摩擦因数变小，当摩擦副表面相对滑动速度加大时，会导致边界膜的破裂使它们产生直接接触［3－6］，这时，金属表面凸峰处黏合部分剪切阻力和边界膜分子间的剪切阻力同时起着阻止运动的作用，从而使摩擦因数增大。
但是，湿润滑提供的润滑介质海水量很少，所以很难有效地带走摩擦热量。
由于摩擦热量还会大量累积，当转速和载荷增大，滴加的海水会发生汽化现象，水蒸气也将影响摩擦副间的摩擦。
在显微镜下可以看到海水湿润滑条件下磨痕表面凹坑浅、面积大，磨屑呈片状，而且表面沿滑动方向有明显划痕，如图4所示，所以湿润滑时，赛龙试块摩擦接触表面还发生了擦伤磨损、鳞剥。
图4 湿润滑磨痕表面形貌Fig 4 Surface morphology of thordon in microscope under wet condition2.3 海水润滑海水润滑时，摩擦副接触区可以将摩擦热量带走，降低温度对摩擦副表面的影响。
海水润滑时，转速和载荷相对干摩擦、湿润滑时有很大提高，但摩擦因数降低，如图5所示。
图5 海水润滑条件下摩擦因数随载荷的变化情况Fig 5 Variation of friction coefficient with the load under seawater lubrication可见，在海水润滑条件下，摩擦因数随载荷的增大而呈下降趋势，这主要是由于在试验压力下，转速较低时为边界润滑状态，所以摩擦因数较大，但随转速增大，流体动压润滑占的比重增大，所以摩擦因数逐渐降低。
当速度增大到一定值时，建立起了完全流体动压润滑水膜，摩擦因数变化将会不大。
本试验中，海水润滑是在一个密闭腔体内进行的，海水不能循环流动，当试验在高速高载荷运转20 min后，海水润滑液温度会达到40℃，随着运转的持续，温度会继续增加。
当温度达到60℃时，赛龙材料在水中会发生分解［2］，所以在用水或海水润滑时，控制润滑液温度很重要。
建议采取循环流动润滑，这样有利于带走磨屑、摩擦热，降低温度，提高赛龙轴承摩擦学性能和使用寿命。
3 正交试验分析采用正交试验方法［7］来分析转速和载荷在不同润滑条件下对摩擦因数的影响程度。
表2、4、6为各试验的因素水平，正交试验的分析结果如表3、5、7所示。
表2 干摩擦试验因素水平Table 2 Level of factor under dry condition?表3 正交试验方案及干摩擦试验结果分析Table 3 Orthoplan and analysis of experimental results under dry condition?表4 湿润滑试验因素水平Table 4 Level of factor under wetting condition?表中Ki表示任一列上水平号为i时，所对应的试验结果之和;ki=Ki/s，其中s为任一列上个水平出现的次数，所以ki表示任一列上因素水平i时所得试验结果的算术平均值;R称为极差，在任一列上R=max{K1，K2，K3 }－min {K1，K2，K3}，或者R=max{k1，k2，k3}－ min{k1，k2，k3}。
一般来说，各列的极差是不相等的。
极差越大表示该列因素的数值在试验范围内的变化，会导致试验指标在数值上更大的变化，所以极差最大的那一列，就是因素的水平随试验结果影响最大的因素。
由表3、5、7可以得出，干摩擦和湿润滑时，转速变化对摩擦因数的影响较大;海水润滑时，载荷变化对摩擦因数影响较大。
表5 正交试验方法及湿润滑试验结果分析Table 5 Orthoplan and analysis of experimental results under wetting condition?表6 海水润滑摩擦试验因素水平Table 6 Level of factor under seawater lubrication?表7 正交试验方法及海水润滑试验结果分析Table 7 Orthoplan and analysis of experimental results under seawater lubrication?4 结论(1)干摩擦时，试验测得的平均摩擦因数在0.4左右，相对其他非金属材料，赛龙的干摩擦性能较好。