【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水合润滑艉轴承的，特别涉及一种水合润滑艉轴承性能测试方法及测试系统。
技术介绍
1、现代船舶轴承发展史上，油润滑艉轴承在船舶推进系统中发挥着巨大的作用，然而长时间低速重载易使得油润滑艉轴承的润滑油泄漏，会对设备和生态环境造成巨大伤害，并且可能引发安全隐患。为了从源头上解决油润滑艉轴承的泄漏问题，研究者们开始研究如何将水作为有效的润滑介质用于轴承中，尤其是不能容忍油污染或者需要高效冷却的工作环境，如水电站、船用螺旋桨轴、潜艇推进装置等。但是水润滑轴承在低速或启动阶段流体动力膜不易形成，可能会导致轴承与轴之间磨损加剧，最终导致基底材料严重磨损并产生大量摩擦噪声，严重影响船舶的运行，极大地缩短了轴承的使用寿命。因此通过对水润滑轴承的系统研究，结合新型复合材料改性轴承材料，优化轴承材料制备技术及评价体系，提高水润滑轴承的润滑性能、承载能力、耐磨性、自修复能力和抗腐蚀性等方面，大幅度地减少或降低其摩擦、磨损、振动、噪声、无功能耗等问题，将为我国船舶的更新换代创造必要的配套技术和配套装备。
2、水合润滑效应是指在两个相对运动的固体表面之间，由于水分子与固体表面的相互作用而形成的水合层对降低摩擦和磨损起重要作用的现象。在海水环境下，由于材料表面的电荷和偶极矩，水分子会紧密地吸附在固体表面上形成一个稳定空间结构的水合层。在润滑过程中，水合膜产生的水合斥力可以使被挤压的材料随着表面分离而快速恢复原状，从而提供连续的润滑效果。
3、水润滑艉轴承是船舶尾部的重要零部件，承担着动能传递和耐磨损的作用。在低速重载的极
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种水合润滑艉轴承性能测试方法及测试系统，通过建立的测试方法能够对采用不同磺化改性材料的水合润滑艉轴承的改性路线、水合效应润滑分析、力学性能对比分析提供依据，为水合润滑艉轴承材料的发展应用提供参考依据，也能够为水合润滑艉轴承在船舶或水下装置的使用提供科学依据。
2、为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：
3、一种水合润滑艉轴承性能测试方法，包括表界面物理化学性能测试、力学性能测试和摩擦磨损性能测试；所述表界面物理化学性能测试为轴承分子量测试、磺化度测试、固体表面ζ电位测试、水接触角测试，力学性能测试为密度和硬度测试、泊松比测试、屈服压缩强度测试、水溶胀系数测试、极限压强和轴承极限pv值测试。
4、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述轴承分子量测试包括：通过凝胶渗透色谱法，获得重均分子质量mw、粘均分子质量mη，根据pdi=mw/mη计算得出轴承分散性指数pdi，通过pdi指数图得出轴承的主要分子量。
5、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述磺化度测试包括：将轴承与助熔剂混合后，通过碳硫分析仪对在惰性气氛下燃烧的混合物中的碳和硫转化为对应的二氧化碳和二氧化硫的浓度进行定量分析，并计算出磺化度，其中轴承的磺化度需≥0.002%。
6、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述固体表面ζ电位测试包括：将两个相对设置的轴承分别置于外加电场的电解液中，通过zeta电位仪，测定带电颗粒的电泳速度，计算出轴承表面的ζ电位；其中， istr表示流动电流；δ p表示驱动压力；η表示电解液的粘度；表示电解液的介电常数；l表示两个轴承之间的间距；a表示两个轴承相对面的横截面积；其中轴承的ζ电位需＞-20mv。
7、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述水接触角测试根据杨氏方程计算得出，杨氏方程为：，θ是水在轴承表面形成的接触角；γs是轴承表面能；γsl是轴承与水之间的界面张力；γl是水的表面张力；其中水接触角θ需＜85°。
8、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述密度测试包括：测出轴承在空气中的质量m1，称量蒸馏水的质量m2，将轴承用细绳悬挂于蒸馏水中称取整体的质量m3，根据阿基米德定律，计算出轴承的密度ρ；所述硬度测试为：通过邵氏硬度计测出轴承的邵氏硬度。
9、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述泊松比测试包括：在轴承中加工出轴承样条，通过万能试验机对轴承样条的纵向和横向进行拉伸，根据轴承样条拉断时的形变量计算泊松比；其中，泊松比η=δl/δd，δl为轴承样条沿长度方向的形变量，δd为轴承样条沿宽度方向的形变量。
10、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述屈服压缩强度测试包括：以恒定速率对轴承施加轴向压力载荷，当轴承形变量超出预设值时终止测试，根据测试过程中形成的轴承的应力应变曲线计算出轴承的屈服压缩强度；其中，所述屈服压缩强度σ=fz/a0，fz为轴承形变时施加在轴承轴向的压力载荷，a0为轴承沿其直径方向的横截面积。
11、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述水溶胀系数测试包括：将轴承放入海水环境中，测试不同浸泡时间下轴承的尺寸变化情况，计算出轴承的水溶胀系数；其中，所述水溶胀系数c=(m5-m4)/m4×100，m5为轴承浸泡后的质量，m4为轴承浸泡前干燥时的质量。
12、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述极限压强和轴承极限pv值测试包括：采用水润滑轴承试验机，主轴以预设的线速对轴承滑动，逐渐增大轴向压力载荷，在一定时间内观察轴承是否能维持正常运转，测定的摩擦系数数值与正常轴承运行时的摩擦系数数值相比，高出0.1及以上时，判断轴承运转出现异常，此时将轴承取出测量磨损深度，当磨损深度超过0.5mm时，轴承已经失效，此时的测试条件为轴承已达到极限压强和轴承极限pv值；其中，轴承的极限压强pmax=fmax/（lr），fmax为轴承最大径向压力载荷，l为轴承的长度，r为轴承的直径。
13、所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其中，所述摩擦磨损性能测试包括：将轴承置于水润滑轴承试验机中，对轴承施加预设的载荷和转速，测试在不同运行工况下，轴承的摩擦力矩和磨损情况，通过水润滑轴承试验机载荷的波动规律和测量轴承与主轴的水膜厚度来鉴定轴承在不同运行工况下的情况；其中，摩擦系数μ=fμ/n，fμ为摩擦力，n为径向压力载荷；磨损量η=(m7-m6)/ρ，m7为轴承按规定载荷和转速测试后的质量，m6为轴承测试前的质量，ρ为轴承的密度。
14、一种水合润本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，包括表界面物理化学性能测试、力学性能测试和摩擦磨损性能测试；所述表界面物理化学性能测试为轴承分子量测试、磺化度测试、固体表面ζ电位测试、水接触角测试，力学性能测试为密度和硬度测试、泊松比测试、屈服压缩强度测试、水溶胀系数测试、极限压强和轴承极限PV值测试。
2.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述轴承分子量测试包括：通过凝胶渗透色谱法，获得重均分子质量Mw、粘均分子质量Mη，根据PDI=Mw/Mη计算得出轴承分散性指数PDI，通过PDI指数图得出轴承的主要分子量。
3.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述磺化度测试包括：将轴承与助熔剂混合后，通过碳硫分析仪对在惰性气氛下燃烧的混合物中的碳和硫转化为对应的二氧化碳和二氧化硫的浓度进行定量分析，并计算出磺化度，其中轴承的磺化度需≥0.002%。
4.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述固体表面ζ电位测试包括：将两个相对设置的轴承分别置于外加电场的电解液中，通过Zeta电
5.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述水接触角测试根据杨氏方程计算得出，杨氏方程为：，θ是水在轴承表面形成的接触角；γs是轴承表面能；γsl是轴承与水之间的界面张力；γl是水的表面张力；其中水接触角θ需＜85°。
6.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述密度测试包括：测出轴承在空气中的质量m1，称量蒸馏水的质量m2，将轴承用细绳悬挂于蒸馏水中称取整体的质量m3，根据阿基米德定律，计算出轴承的密度ρ；所述硬度测试为：通过邵氏硬度计测出轴承的邵氏硬度。
7.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述泊松比测试包括：在轴承中加工出轴承样条，通过万能试验机对轴承样条的纵向和横向进行拉伸，根据轴承样条拉断时的形变量计算泊松比；其中，泊松比η=ΔL/Δd，ΔL为轴承样条沿长度方向的形变量，Δd为轴承样条沿宽度方向的形变量。
8.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述屈服压缩强度测试包括：以恒定速率对轴承施加轴向压力载荷，当轴承形变量超出预设值时终止测试，根据测试过程中形成的轴承的应力应变曲线计算出轴承的屈服压缩强度；其中，所述屈服压缩强度σ=Fz/A0，Fz为轴承形变时施加在轴承轴向的压力载荷，A0为轴承沿其直径方向的横截面积。
9.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述水溶胀系数测试包括：将轴承放入海水环境中，测试不同浸泡时间下轴承的尺寸变化情况，计算出轴承的水溶胀系数；其中，所述水溶胀系数C=(m5-m4)/m4×100，m5为轴承浸泡后的质量，m4为轴承浸泡前干燥时的质量。
10.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述极限压强和轴承极限PV值测试包括：采用水润滑轴承试验机，主轴以预设的线速对轴承滑动，逐渐增大轴向压力载荷，在一定时间内观察轴承是否能维持正常运转，测定的摩擦系数数值与正常轴承运行时的摩擦系数数值相比，高出0.1及以上时，判断轴承运转出现异常，此时将轴承取出测量磨损深度，当磨损深度超过0.5mm时，轴承已经失效，此时的测试条件为轴承已达到极限压强和轴承极限PV值；其中，轴承的极限压强Pmax=Fmax/（lR），Fmax为轴承最大径向压力载荷，l为轴承的长度，R为轴承的直径。
11.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述摩擦磨损性能测试包括：将轴承置于水润滑轴承试验机中，对轴承施加预设的载荷和转速，测试在不同运行工况下，轴承的摩擦力矩和磨损情况，通过水润滑轴承试验机载荷的波动规律和测量轴承与主轴的水膜厚度来鉴定轴承在不同运行工况下的情况；其中，摩擦系数μ=Fμ/N，Fμ为摩擦力，N为径向压力载荷；磨损量η=(m7-m6)/ρ，m7为轴承按规定载荷和转速测试后的质量，m6为轴承测试前的质量，ρ为轴承的密度。
12.一种水合润滑艉轴承性能测试系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-11任一项所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，所述水合润滑艉轴承测试系统包括如下测试模块：
...【技术特征摘要】
1.一种水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，包括表界面物理化学性能测试、力学性能测试和摩擦磨损性能测试；所述表界面物理化学性能测试为轴承分子量测试、磺化度测试、固体表面ζ电位测试、水接触角测试，力学性能测试为密度和硬度测试、泊松比测试、屈服压缩强度测试、水溶胀系数测试、极限压强和轴承极限pv值测试。
2.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述轴承分子量测试包括：通过凝胶渗透色谱法，获得重均分子质量mw、粘均分子质量mη，根据pdi=mw/mη计算得出轴承分散性指数pdi，通过pdi指数图得出轴承的主要分子量。
3.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述磺化度测试包括：将轴承与助熔剂混合后，通过碳硫分析仪对在惰性气氛下燃烧的混合物中的碳和硫转化为对应的二氧化碳和二氧化硫的浓度进行定量分析，并计算出磺化度，其中轴承的磺化度需≥0.002%。
4.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述固体表面ζ电位测试包括：将两个相对设置的轴承分别置于外加电场的电解液中，通过zeta电位仪，测定带电颗粒的电泳速度，计算出轴承表面的ζ电位；其中，istr表示流动电流；δp表示驱动压力；η表示电解液的粘度；表示电解液的介电常数；l表示两个轴承之间的间距；a表示两个轴承相对面的横截面积；其中轴承的ζ电位需＞-20mv。
5.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述水接触角测试根据杨氏方程计算得出，杨氏方程为：，θ是水在轴承表面形成的接触角；γs是轴承表面能；γsl是轴承与水之间的界面张力；γl是水的表面张力；其中水接触角θ需＜85°。
6.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述密度测试包括：测出轴承在空气中的质量m1，称量蒸馏水的质量m2，将轴承用细绳悬挂于蒸馏水中称取整体的质量m3，根据阿基米德定律，计算出轴承的密度ρ；所述硬度测试为：通过邵氏硬度计测出轴承的邵氏硬度。
7.根据权利要求1所述的水合润滑艉轴承性能测试方法，其特征在于，所述泊松比测试包括：在轴承中加工出轴承样条，通过万能试验机对轴承样条的纵向和横向进行拉伸，根据轴承样条拉断时的形变量计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐伟钟，胡涛，衣晓红，李小磊，伍德民，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：
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