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第1章 绪论1

1.1 水润滑轴承的发展历史与研究现状2

1.1.1 水润滑轴承的发展历史2

1.1.2 水润滑轴承的研究现状3

1.2 水润滑轴承的分类及特点4

1.2.1 铁梨木轴承4

1.2.2 夹布胶木轴承7

1.2.3 胶合层板轴承9

1.2.4 橡胶轴承16

1.2.5 硬质高分子复合材料轴承25

1.3 BTG水润滑橡胶合金轴承简介26

1.3.1 BTG水润滑橡胶合金轴承研发背景26

1.3.2 BTG水润滑橡胶合金轴承橡胶衬层26

1.3.3 BTG水润滑橡胶合金轴承基本结构29

1.4 BTG水润滑橡胶合金轴承研究前沿31

1.4.1 船舶与海洋工程领域31

1.4.2 国防武器装备工程领域31

1.4.3 能源工程领域32

1.4.4 装备制造业工程领域33

参考文献35

第2章 水润滑轴承的润滑机理36

2.1 弹性流体动压润滑36

2.1.1 简化的雷诺方程36

2.1.2 全雷诺方程40

2.1.3 特殊工况下的雷诺方程42

2.2 混合润滑44

2.2.1 Stribeck曲线44

2.2.2 水润滑橡胶轴承润滑状态的判定45

参考文献49

第3章 水润滑橡胶合金轴承的结构设计50

3.1 水润滑橡胶合金轴承润滑结构设计51

3.1.1 水润滑橡胶合金轴承基本结构51

3.1.2 橡胶合金衬层设计59

3.1.3 橡胶轴承的设计比压66

3.1.4 轴承的速度67

3.1.5 轴承的pv值67

3.1.6 轴承的pvT值67

3.1.7 长径比设计69

3.1.8 润滑水量70

3.1.9 轴承间隙71

3.1.10 轴承相对运动面粗糙度72

3.2 螺旋槽水润滑橡胶合金轴承设计73

3.2.1 螺旋角度对流体动压性能的影响73

3.2.2 沟槽数量对流体动压性能的影响73

3.3 板条式水润滑橡胶合金轴承设计74

3.3.1 板条形状对承载力的影响74

3.3.2 板条形状对摩擦系数的影响75

3.4 水润滑橡胶合金轴承微观织构优化设计75

3.4.1 微凹坑表面织构设计与优化75

3.4.2 微沟槽表面织构润滑性能设计89

参考文献108

第4章 水润滑橡胶合金轴承的材料设计110

4.1 橡胶合金材料的配方设计110

4.1.1 橡胶合金材料配方设计的原则111

4.1.2 橡胶合金材料配方设计的程序111

4.2 配方设计与橡胶合金力学性能的关系112

4.2.1 橡胶材料相关标准112

4.2.2 橡胶材料力学性能设计113

4.3 水润滑轴承材料摩擦磨损性能改性124

4.3.1 填料对摩擦系数和磨损量的影响125

4.3.2 摩擦系数和磨损量的影响因素126

4.3.3 填料对水润滑轴承材料的改性129

4.3.4 玻璃纤维和碳纤维对橡胶合金材料力学性能的影响137

4.3.5 玻璃纤维和碳纤维对橡胶合金材料摩擦磨损性能的影响139

4.3.6 纳米级氧化锌晶须对橡胶合金材料的改性140

4.4 水润滑橡胶材料长短链分子配比设计144

4.4.1 材料机体的选择145

4.4.2 分子结构设计方法146

4.4.3 材料物理化学性能分析149

4.4.4 新型弹性体轴瓦材料力学性能153

参考文献158

第5章 水润滑橡胶轴承的混合润滑分析方法160

5.1 水润滑橡胶轴承混合润滑模型160

5.1.1 平均雷诺方程160

5.1.2 微凸体接触模型164

5.1.3 膜厚方程165

5.1.4 润滑介质热传递模型167

5.1.5 轴－轴承热传递模型168

5.1.6 流固耦合热传递边界条件169

5.1.7 弹性变形方程170

5.1.8 载荷平衡方程170

5.1.9 摩擦力和摩擦系数171

5.2 热／热变形影响系数快速算法172

5.2.1 热影响系数快速算法172

5.2.2 热变形影响系数快速算法174

5.3 斜网格虚拟节点差分模型176

5.3.1 斜坐标系下的多工况平均雷诺方程176

5.3.2 虚拟节点模型178

5.3.3 虚拟节点模型计算精度182

5.4 混合润滑并行计算模型183

5.4.1 OpenMP多线程并行计算模型183

5.4.2 并行速度与效率186

5.5 数值计算方法190

5.5.1 有限差分法190

5.5.2 多重网格法193

5.5.3 渐进网格加密法198

5.5.4 空穴模型200

5.6 润滑特性影响因素分析202

5.6.1 橡胶衬层形变分布205

5.6.2 载荷对润滑性能的影响207

5.6.3 转速对润滑性能的影响209

5.6.4 轴向倾斜度对润滑性能的影响211

5.6.5 沟槽数量对润滑性能的影响214

5.6.6 沟槽宽度对润滑性能的影响215

5.6.7 橡胶弹性模量对润滑性能的影响217

5.6.8 橡胶衬层厚度对润滑性能的影响219

参考文献221

第6章 水润滑橡胶轴承的动态特性分析方法224

6.1 动载荷下的水膜刚度和阻尼系数计算方法224

6.1.1 不定常雷诺方程224

6.1.2 膜厚方程225

6.1.3 弹性变形方程225

6.1.4 动态刚度和阻尼226

6.2 数值求解方法228

6.3 工况参数对动态刚度和阻尼系数的影响230

6.3.1 速度对动态刚度和阻尼系数的影响230

6.3.2 载荷对动态刚度和阻尼系数的影响231

6.3.3 供水压力对动态刚度和阻尼系数的影响232

6.4 结构参数对动态刚度和阻尼系数的影响233

6.4.1 沟槽结构对动态刚度和阻尼系数的影响233

6.4.2 长径比对动态刚度和阻尼系数的影响235

6.4.3 轴承间隙对动态刚度和阻尼系数的影响236

参考文献237

第7章 水润滑橡胶轴承的振动噪声分析239

7.1 振动噪声机理239

7.1.1 振动与噪声的关系239

7.1.2 摩擦引起的振动与噪声240

7.1.3 振动噪声动力学理论244

7.1.4 轴承动力学模型247

7.2 水润滑橡胶轴承摩擦噪声分析250

7.3 摩擦噪声影响因素分析251

7.3.1 摩擦系数对摩擦噪声的影响251

7.3.2 速度对摩擦噪声的影响252

7.3.3 载荷对摩擦噪声的影响253

7.3.4 橡胶硬度对摩擦噪声的影响253

7.3.5 几何结构对摩擦噪声的影响254

参考文献256

第8章 水润滑橡胶轴承的摩擦学性能试验研究258

8.1 湿磨粒磨损机理258

8.1.1 湿磨粒磨损的物理过程258

8.1.2 磨损率的影响因素263

8.2 水润滑橡胶轴承摩擦学性能试验标准266

8.2.1 试样266

8.2.2 仪器267

8.2.3 试验步骤267

8.2.4 计算结果268

8.3 水润滑橡胶轴承摩擦学性能试验269

8.3.1 试验方法269

8.3.2 摩擦系数试验研究270

8.3.3 磨损率试验研究280

8.3.4 改性材料摩擦学性能284

8.3.5 沟槽结构摩擦学试验研究286

参考文献289

第9章 水润滑橡胶轴承试验平台设计291

9.1 水润滑橡胶轴承综合性能试验系统研制291

9.1.1 系统总体方案设计291

9.1.2 试验台结构设计293

9.1.3 测试原理与数据处理方法295

9.2 试验内容及方法300

9.2.1 试验对象300

9.2.2 试验内容301

9.2.3 试验方法及步骤301

9.3 试验结果分析与讨论302

9.3.1 摩擦系数302

9.3.2 水膜压力304

9.3.3 轴心轨迹308

9.3.4 动态刚度和动态阻尼311

9.3.5 振动噪声313

参考文献316

第10章 水润滑橡胶合金轴承的精密成形方法317

10.1 水润滑橡胶合金轴承的成形工艺317

10.1.1 橡胶的硫化317

10.1.2 水润滑橡胶合金轴承的硫化工艺321

10.1.3 水润滑轴承橡胶合金材料与瓦背的黏结工艺325

10.2 水润滑橡胶合金轴承模具327

10.2.1 水润滑橡胶合金轴承精密成形模具的初步设计328

10.2.2 螺旋槽水润滑橡胶合金轴承脱模装置330

10.3 水润滑橡胶合金轴承精密成形数字制造装备331

10.3.1 精密成形数字制造装备简介331

10.3.2 工程复合材料精密成形电感应热压模具设计333

10.3.3 成形装备计算机控制334

参考文献335

第11章 水润滑轴承系统简介337

11.1 开式结构的水润滑轴承系统337

11.2 闭式结构的水润滑轴承系统338

11.3 闭式结构的水润滑轴承系统密封装置339

11.3.1 密封装置结构339

11.3.2 密封装置填料函安装要求340

11.3.3 试航验收要求340

11.4 水润滑动密封橡胶合金轴承简介341

11.4.1 水润滑动密封橡胶合金轴承基本结构341

11.4.2 水润滑动密封橡胶合金轴承工作原理342

参考文献342

第12章 硬质高分子复合材料水润滑轴承344

12.1 简介344

12.1.1 水润滑赛龙轴承344

12.1.2 水润滑飞龙轴承345

12.1.3 水润滑Vesconite轴承347

12.1.4 水润滑Orkot轴承347

12.1.5 水润滑Railko轴承348

12.2 轴承力学特性350

12.2.1 耐磨性350

12.2.2 热膨胀性350

12.2.3 吸水性351

12.2.4 物理力学性能351

12.3 轴承设计与分析355

12.3.1 pvT曲线355

12.3.2 轴承壁厚设计357

12.3.3 轴承长径比设计359

12.3.4 槽结构设计360

12.4 成形工艺与方法361

12.4.1 轴承结构形式361

12.4.2 轴承的加工方法362

参考文献367

第13章 水润滑陶瓷轴承368

13.1 水润滑陶瓷轴承简介368

13.2 氧化物陶瓷材料的水润滑性能372

13.2.1 ZrO2-Al2O3陶瓷的水润滑性能372

13.2.2 Al2O3-TiO2复合陶瓷的水润滑性能375

13.2.3 Cr2O3陶瓷的水润滑性能380

13.3 非氧化物陶瓷材料的水润滑性能382

13.3.1 Si3N4陶瓷的力学性能382

13.3.2 温度与载荷对Si3N4陶瓷摩擦磨损的影响383

13.3.3 Si3N4陶瓷的水润滑摩擦学性能383

13.3.4 Si3N4陶瓷的超润滑现象390

13.3.5 SiC陶瓷的水润滑性能391

参考文献394

第14章 水润滑轴承试验方法和规范397

14.1 水润滑轴承相关标准与规范397

14.1.1 适用范围与分类397

14.1.2 相关标准与规范397

14.1.3 相关要求399

14.1.4 检验401

14.1.5 轴承样品的选择和试样的准备402

14.1.6 检验实施406

14.1.7 试验方法407

14.2 海水配制方法和规范412

14.2.1 适用范围412

14.2.2 主要事项412

14.2.3 所需试剂412

14.2.4 海水配制414

14.2.5 含重金属的代用海水的配制414

14.2.6 配置海水的成分414

第15章 水润滑轴承在工程中的应用416

15.1 在船舶推进系统中的应用416

15.2 在机械装备系统中的应用419

15.2.1 在水轮机上的应用419

15.2.2 在水泵中的应用421

15.3 在工程中的应用前景424

15.4 水润滑轴承的工程应用指南425

15.4.1 工作环境425

15.4.2 轴承的装配427

15.4.3 尺寸公差429

参考文献430