水潤(rùn)滑條件對(duì)UHMWPE復(fù)合材料的摩擦行為影響研究

楊東亞, 田 松, 任俊芳, 王宏剛, 高 貴, 陳生圣

(1. 蘭州理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院, 甘肅 蘭州 730050; 2. 西安航天動(dòng)力研究所, 陜西 西安 710100; 3. 中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所 固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅 蘭州 730000)

水潤(rùn)滑軸承應(yīng)用已有百余年，主要用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)造價(jià)昂貴的油潤(rùn)滑軸承，因其良好的抑振抗噪、抗沖擊等性能便脫穎而出[1-4].隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視，水潤(rùn)滑軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、幾乎無(wú)污染、造價(jià)低和實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步凸顯，從而得到國(guó)內(nèi)外的高度重視[5-6].當(dāng)然，水潤(rùn)滑軸承的缺點(diǎn)也很明顯，水膜承載力低，設(shè)計(jì)比壓低，很難達(dá)到理想流體潤(rùn)滑狀態(tài)，特別在啟動(dòng)、停止和重載時(shí)易產(chǎn)生非正常摩擦波動(dòng)和噪聲，并且在不同水域磨損也不同，壽命預(yù)測(cè)偏差較大，導(dǎo)致部件更換周期無(wú)法準(zhǔn)確把握[7-9].因此，定量研究不同水潤(rùn)滑條件對(duì)軸承的摩擦學(xué)性能影響很有必要.

自20世紀(jì)中葉，越來(lái)越多的橡膠復(fù)合材料用于水潤(rùn)滑軸承[10-11]，但上述缺點(diǎn)仍未完全解決.隨著研究的深入，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)復(fù)合材料因其良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗磨損性能和疏水性能而被廣泛用于水潤(rùn)滑關(guān)鍵軸承[12-15].在實(shí)際應(yīng)用中，艦艇吃水深度和軸承結(jié)構(gòu)配合尺寸的不同，會(huì)使摩擦面壓強(qiáng)不同，潤(rùn)滑工況不同.目前，相關(guān)研究均針對(duì)水潤(rùn)滑充分狀態(tài)，鮮少探究水潤(rùn)滑不充分工況下的摩擦性能.

因此，本文針對(duì)UHMWPE復(fù)合材料/GCr15摩擦副，采用控制變量法通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)分兩步選定UHMWPE復(fù)合材料，再……