摘要:船用内燃机中轴瓦及曲轴工作时接触界面受力复杂，若润滑不当极易造成轴颈的黏着、擦伤、裂纹等。为改善船用内燃机轴瓦的使用寿命，在轴瓦表面制备聚酰胺酰亚胺和聚四氟乙烯（PAI/PTFE）聚合物涂层，并探讨MoS2颗粒对PAI/PTFE复合涂层摩擦性能的影响。通过喷涂-烧结法在轴瓦材料铝锡铜合金表面制备不同MoS2质量分数的复合涂层，并以轴承钢球作为摩擦配副，在3、4、5 N载荷以及干摩擦和油润滑下考察复合涂层的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦下，MoS2质量分数为2%的复合涂层摩擦因数降低了80%以上，磨损降低了90%以上；油润滑下摩擦因数最大降低了67%。SEM和EDS分析表明，5 N载荷下，MoS2质量分数低于2%时，长时间摩擦会导致复合涂层破裂，进而产生大的摩擦磨损；而含有2% MoS2的涂层会在钢球接触表面上产生均匀的硫化物层，可以保护涂层提高其稳定性。通过对不同MoS2含量涂层的摩擦因数、磨损及磨痕形貌对比，得出较优的涂层配比。研究表明，适量的MoS2能够提高涂层摩擦膜的稳定性，减小摩擦磨损。

摘要:凸轮-滚轮副是大功率船用发动机配气机构的关键摩擦副，除受到弹簧力和自身的惯性力之外，还受到来自喷油器的极高燃油压力，工作条件极为苛刻。为了分析该摩擦副的性能，建立船用发动机重载工况下凸轮-滚轮副的混合热弹流润滑模型，计算燃油压力作用下的摩擦副油膜润滑、摩擦温升和磨损性能。结果表明：喷油器的燃油压力会显著降低凸轮-滚轮摩擦副之间的油膜厚度，同时产生较为严重的微凸体接触；随着环境温度的提高，凸轮-滚轮副的油膜厚度以及油膜温升会有所下降，而微凸体接触压力、摩擦力以及摩擦功率均会显著增加；滚轮打滑会造成凸轮-滚轮摩擦副的油膜厚度下降，同时导致油膜温升以及微凸体接触压力增大和并且致使表面磨损显著加剧。

摘要:螺旋桨重力会导致船舶推进轴系发生挠曲，造成艉轴承边缘润滑状态恶劣。采用一种磁水复合支撑形式的艉轴承，通过引入永磁体磁力作用，改善桨重因素对艉轴承边缘润滑状态的不利影响；构建永磁体三维磁力特性分析方法，探究不同永磁体材料磁性质和布置形式对磁力承载性能的影响规律；基于艉轴承弹性流体动压润滑分析方法，获取永磁体形性特征对润滑特性的影响规律。结果表明：磁承载力受永磁体材料剩磁的影响明显，材料剩磁越大，永磁体承载力越大，轴承润滑状态相对越好；沿周向增加磁块数目或增加永磁块轴向长度可以增大永磁体的承载力，但永磁体承载效率可能下降，设计时需综合考虑；磁体的布置形式也对磁力承载性能和润滑性能影响显著，在永磁体体积相同的情况下，更为合理的布置形式可使永磁体承载力与艉轴承最小水膜厚度明显增大。

摘要:为调控配流副表面润湿性以提高摩擦学性能，采用低面能修饰法制备具有不同润湿性的上试样超级双相不锈钢SAF2507和下试样碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)组成配流副，利用MMD-5A标准摩擦磨损试验机测试并分析其在蒸馏水、海水、L-HM46抗磨液压油3种润滑条件下的摩擦磨损特性。结果表明：低面能修饰使配流副上试样与下试样由亲水表面转变为疏水表面，上下试样表面虽仍保持亲油性但其油接触角明显增大；同种配流副在油、海水、水介质中摩擦因数依次减小；在水、海水、油介质下双疏水表面配流副较双亲水表面配流副摩擦因数分别减小8.2%、38.2%、24.4%；同种配流副在水、海水、油介质中磨痕深度依次减小。配流副的摩擦主要以犁沟效应和黏着磨损为主，双低表面能组合配流副能有效减小摩擦过程中的黏着磨损，从而表现出较好的摩擦学性能。

摘要:为提高水润滑轴承的承载能力，利用水凝胶在水润滑条件下的水合作用来改善热塑性聚氨酯（TPU）轴承材料的摩擦学性能。利用聚乙烯醇、海藻酸钠、壳聚糖等材料制备水凝胶颗粒，并通过熔融共混法制备水凝胶/TPU复合材料；在0.3和0.5 MPa的载荷下测试复合材料的摩擦磨损性能，利用激光干涉表面轮廓仪和扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌，分析其磨损机制。结果表明：水凝胶微粒可以通过水合润滑改善摩擦副的润滑条件，从而降低摩擦因数和磨损量，提高复合材料的摩擦性能；水凝胶质量分数4%时复合材料具有最佳的摩擦磨损性能，其在0.3和0.5 MPa工况下相对于TPU试样的平均摩擦因数减少率分别为52.31%和43.94%。研究结果为开发高性能水润滑轴承材料提供了一种方法。

摘要:为了揭示表面粗糙度对船舶水润滑高分子材料轴承润滑性能的影响规律，开展水润滑轴承弹流混合润滑理论研究；建立考虑内衬材料粗糙度和弹性变形的水润滑轴承混合润滑模型，并对模型进行仿真验证；分析内衬粗糙峰对水膜厚度、水膜压力分布和承载能力的影响规律。研究结果表明：在转速增大的过程中，内衬粗糙度的增大会减缓水膜厚度的增幅比，使轴承需要更高的转速来进入流体动压润滑状态；减小轴承内衬粗糙度能有效降低轴承起飞转速，加快轴承由混合润滑转变为流体动压润滑的过程，减小轴承与轴颈的局部接触，降低轴承异常振动噪声发生的可能性。研究结果揭示了内衬粗糙度变化对轴承润滑特性的影响机制，为水润滑轴承的优化设计提供理论参考。

摘要:针对含Cr的MCrAlY（M=Fe、Co、Ni）船用燃气轮机热端部件材料在潮湿海洋环境中与高腐蚀氯盐发生严重热腐蚀的问题，Mo有望替代Cr以提升材料的耐海洋环境热腐蚀性能及力学性能，但过量Mo易氧化形成挥发性金属氧化物从而破坏氧化膜的完整性。通过相图计算设计位于FCC_L12+BCC_B2+Ni5Y三相区的NiMoAlY及对照组 NiCrAlY 合金，探究微量Mo替换Cr对相组成和抗氧化性能的影响规律和作用机制。高温(750 ℃)氧化增重实验结果表明：添加少量Mo（原子分数0.5%）可促进BCC_B2相的形成，且加速其表面氧化物由θ-Al2O3向稳态α-Al2O3转变，有利于在长时服役中形成致密α-Al2O3氧化层，提升合金抗氧化性能；而添加原子分数2.5%的Mo则会使有序BCC_B2相转变为不利于抗氧化性能的BCC_A2相(富Mo)。结合理论计算和实验验证，可为具有特定结构及性能需求的材料成分设计提供有效指导。

摘要:随着人们环保意识的不断提高，环保、广谱的新型防污涂料已经成为当前海洋防污领域的研究热点。概述生物污损的形成过程和污损机制，综述近年来新型环保防污涂料的研究进展，包括污损释放防污涂料、光催化防污材料和基于仿生策略衍生而出的天然防污剂、水凝胶防污涂层等；介绍抗菌肽的作用机制和改性表面的制备手段，指出该类防污材料具有广谱的抗菌活性和环境友好性，有望成为具有理想防污功能的新型海洋防污涂料；展望未来防污涂料的研究方向，旨在为发展高效、广谱、绿色的海洋防污涂料提供参考。

摘要:聚合物作为摩擦副材料在涉水工程装备上应用前景广阔，然而与金属材料相比，聚合物材料存在强度低、蠕变、老化以及吸水等固有缺陷，并且在低速重载工况下难以形成完整的润滑水膜而导致零部件出现严重的磨损与振动问题，随着涉水工程装备运动副所面临复杂多样的极端环境和苛刻工况，极大地限制了聚合物材料作为摩擦副部件在涉水工程装备领域的应用。分析了聚合物材料在涉水极端环境中的主要摩擦学问题和面临的挑战，并从辐照与等离子体表面改性技术、填料共混复合改性技术、织构化表面调控技术，以及功能化水润滑表面调控技术4个方面，综述目前国内外关于涉水工程装备用聚合物摩擦副材料改性技术的研究进展，最后对涉水工程装备用聚合物摩擦副材料的制备技术和摩擦学研究方向进行总结和展望。

摘要:为了研究沟槽结构对船用水润滑轴承润滑特性的影响机制，采用有限元法，通过对简化后的椭圆形沟槽的二维模型进行流体动力学CFD分析，从迹线以及涡流等方面分析沟槽结构参数对沟槽内部流体特征的影响，得到不同状态下沟槽内部的压力轮廓，并分析沟槽结构参数对水润滑轴承摩擦因数的影响和轴承的润滑机制。结果表明：沟槽的大小影响轴承间隙内流体的流通面积，沟槽的结构特征影响沟槽内的流体黏度。研究结果可为水润滑轴承优化设计提供参考。

摘要:低速重载等极端工况下摩擦诱导异常振动会极大地影响舰船推进轴系中水润滑轴承的稳定运转。针对水润滑轴承开展考虑横向振动的摩擦动力学性能研究，建立受横向振动效应影响的水润滑轴承混合润滑和流体动压润滑模型，分析2种状态下轴承的振动特性；通过将轴颈平衡位置下的坐标代入轴承横向振动模型中，得到轴颈的扰动量，研究不同激励幅值对轴承摩擦力的影响规律，探明弹性变形条件下水润滑轴承的摩擦诱导振动机制。结果表明：当轴承出现接触，横向振动对轴承的摩擦力影响较显著，将导致轴承摩擦力呈现非线性变化。研究结果为评估横向振动对摩擦力的影响程度、揭示轴承摩擦振动机制提供支撑。

摘要:为了改善水润滑轴承材料热塑性聚氨酯（TPU）的减振降噪性能，以TPU为基体、聚四氟乙烯（PTFE）为添加剂，通过物理共混的方式制备PTFE/TPU改性复合材料。在RTEC摩擦磨损实验机上模拟泥沙工况，对复合材料进行不同速度和载荷下的摩擦学试验，通过分析复合材料的力学性能、摩擦因数、表面形貌以及振动噪声行为，探讨其摩擦磨损规律与减振降噪性能。结果表明：复合材料的拉伸强度和邵氏硬度均随着PTFE含量的增加而先增加后降低，质量分数8%PTFE改性TPU复合材料表现出最好的力学性能；随着速度与载荷的增大，复合材料的摩擦因数逐渐增大，材料表面损伤、变形、剥落等严重损伤逐渐增多；与纯TPU相比，改性复合材料的摩擦磨损剧烈程度更低，摩擦因数的变化幅度较小且摩擦因数曲线相对光滑，材料微观表面的损伤更少；随着速度与载荷的增大，复合材料的振动响应与辐射噪声现象增大，振动与噪声信号的平均强度增大，频域上的频率分量增多，幅值分量增大，主频向高频转移；PTFE能够改善TPU的摩擦学性能，降低摩擦因数，同时赋予复合材料一定的减振降噪性能，并且效果在高速、高载荷下更为明显。

摘要:人字闸门底枢作为半球面摩擦副，在水下长时间以低速、重载工况运行，易因磨损导致故障。传统的油脂润滑容易造成环境污染，而固体镶嵌润滑是更为适宜的润滑方式。为了研究不同材料和轴瓦镶嵌结构对底枢摩擦副摩擦学性能的影响，通过试验得到石墨填充润滑材料的力学性能以及不同条件下的摩擦因数；以三峡大坝人字闸门底枢为研究对象，从工程实际与理论分析角度设计了相同孔径和渐变孔径2种不同轴瓦镶嵌结构，利用有限元软件分析了球面静态接触和旋转运行状态下的接触应力，对比了光滑轴瓦、相同孔轴瓦和渐变孔轴瓦的理论摩擦因数。结果表明：从应力角度，相同镶嵌结构下石墨润滑优于高分子赛龙材料润滑；在相同填充面积条件下，3种结构中最大等效应力从大到小依次为渐变孔结构、相同孔结构和光滑结构，而从润滑以及理论摩擦因数角度看，渐变孔结构性能最好，然后依次为相同孔结构和光滑结构；相比镶嵌孔路径，无镶嵌孔路径上的轴瓦等效应力较小。因此，在实际应用中，应确保力学偏置方向与轴瓦的无镶嵌孔区域相符，以减小应力集中并提高润滑性能。

摘要:研究碳纤维/聚四氟乙烯（CF/PTFE）、玻璃纤维/聚四氟乙烯（GF/PTFE）复合材料与氮化硅陶瓷配副在海水环境下的摩擦学性能与润滑机制，分析滑动速度对摩擦副海水润滑性能的影响规律。结果表明：在海水润滑条件下，随着滑动速度的增加，PTFE、CF/PTFE、GF/PTFE材料与Si3N4陶瓷配副时的摩擦学性能均有明显改善，摩擦因数与磨损率均呈显著降低的趋势，其中CF/PTFE复合材料表现出更为优异的摩擦学性能，在1 000 r/min滑动速度下摩擦因数低至0.026。磨损表面表征结果表明，在海水润滑条件下，PTFE基复合材料在摩擦过程中由于摩擦化学反应生成了润滑膜，可为摩擦副提供良好的润滑和减磨作用，从而减少摩擦磨损行为的发生。

摘要:为探究船舶艉轴机械密封用高分子材料在实际工作环境下的摩擦磨损性能，选用浇注型聚氨酯弹性体（CPU）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）、玻璃纤维改性聚己二酰丁二胺复合材料（GF/PA46）与玻璃纤维改性聚四氟乙烯复合材料（GF/PTFE）5种材料，在载荷为0.5 MPa，线速度为7 m/s的工况下开展摩擦磨损性能测试。结果表明：重载、高速的工况使得CPU、PET、PBT、GF/PA46材料出现了不同程度的剥落与犁沟，摩擦因数与磨损量较大；GF/PTFE材料仅出现一些相对轻微的撕裂和磨痕，相较于CPU、PET、PBT、GF/PA46材料，GF/PTFE的平均摩擦因数分别下降了66.6%、80.4%、86.1%、87.8%，单位时间磨损量分别下降了91.7%、92.7%、88.6%、97.0%，摩擦磨损性能最优。

摘要:轮缘推进电机采用海水润滑，由于海水黏度低，难以建立有效的动压润滑效应。同时随着轮缘推进器的推进功率不断提升，其传递的推力也显著升高。这些问题以及需求对轮缘推进器推力轴承的润滑性能提出了新的挑战。提出一种满足轮缘推进电机推进需求的推力轴承设计方案，结合流体动力润滑理论，建立水润滑推力轴承流体动力学模型，基于有限单元法计算了推力轴承的压力分布和最大温度分布，以及雷诺数和摩擦功耗的变化规律。结果表明：该轮缘推进电机推力轴承的压力集中分布在轴瓦中间部分，并随轴瓦倾角和膜厚而变化；温度分布随转速基本保持不变；高速情况下雷诺数大幅降低；摩擦功耗随转速持续增加。

摘要:橡塑双层复合材料水润滑轴承综合了橡胶阻尼性好和塑料摩擦性能好的特点，是一种极具发展潜力的新型水润滑轴承，然而其润滑承载机制尚不明确。采用流固耦合仿真方法研究该种轴承在不同载荷、轴瓦厚度和弹性模量下的轴瓦变形分布特点和规律。结果表明：轴瓦变形主要发生在橡胶层，橡胶层轴瓦变形影响塑料层轴瓦的形状，并使其整体发生移动；随载荷增大，轴瓦变形量增大，轴瓦刚度系数减小；随塑料层轴瓦厚度增大，轴瓦总变形量近似线性减小，轴瓦刚度系数增大；而塑料层轴瓦弹性模量的变化对轴瓦总变形和刚度系数影响相对较小。

摘要:为研究船舶工况参数对可倾瓦推力轴承稳态和瞬态润滑特性的影响，利用Matlab建立船舶可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型，考虑轴瓦的热弹性变形，联立黏温方程、能量方程、油膜刚度和阻尼系数方程求解模型，研究热弹性变形以及不同载荷和转速情况下船舶可倾瓦推力轴承的润滑特性。结果表明：考虑热弹性变形时，最小油膜厚度增大，最大油膜压力和最高油膜温度降低；在正常运行工况条件下，轴瓦的热弹性变形有利于改善推力轴承的润滑性能，轴承设计时应考虑材料的抗压性和耐热性；在转速不变时随着载荷的增大，最小油膜厚度降低，最大油膜压力、温度、油膜刚度和阻尼均增加，需要特别注意重载工况下轴承的动压润滑状况；在载荷相同的情况下，随着转速的提高，油膜厚度和油膜温度增大，油膜压力变化不明显，油膜刚度和阻尼随转速增大而降低，在转速较低时下降较为明显。研究结果为优化轴承设计、提高轴承运行的可靠性和稳定性提供参考。

摘要:水声管是重要的水下声学材料测试装置，然而大部分水声管仅能满足常压下的测试，在高压环境下的测试仍面临着一些挑战，尤其高压密封是研究的难点。设计水声管的高压密封装置，其中管壁水听器的安装密封采用套管密封，水声管顶端样品安装段和底端水下换能器段法兰的密封采用O形环。该设计既提高了水声管高压下的密封性，又保证水听器和样品安装的快速和便捷。通过静水压力测试表明，设计的水声管在3.15 MPa压力下能维持稳定的密封性能，不存在泄压和漏水的问题。高压水声测试则表明，该水声管在1.5 MPa压力下对水声材料的测试具有良好的稳定性。研究结果为水声管的高压密封设计和改进提供了依据。

摘要:针对水下法兰连接器密封面的泄漏问题，利用各向同性粗糙表面的流量因子修正平行圆板泄漏模型，建立膜厚比与泄漏率的关系；运用MATLAB和COMSOL软件联合生成接触密封面实体，并对4种作业温度下的3种均方根粗糙度密封面进行有限元分析,得到粗糙表面平均接触压力与膜厚比的关系；通过数学推导和曲线拟合的方法建立了4种作业温度下3种粗糙表面平均接触压力与泄漏率的关系。结果表明：作业温度对透镜垫表面质量要求有很大影响，在作业温度为20～100 ℃时，均方根粗糙度为0.4 μm的透镜垫可满足泄漏率指标要求，而在100～150 ℃高温采油作业时，只有均方根粗糙度为0.2 μm时才能满足泄漏率指标要求。

摘要:水轮机主轴磁流体密封装置间隙流场因工况和物理场的复杂性一直是磁流体密封研究难点。为研究水轮机主轴磁流体密封装置间隙内磁流体流动特性，建立主轴密封间隙流场数值模型并通过试验进行了验证；通过数值计算研究密封间隙、极齿宽度、极齿高度和极齿槽宽度对磁流体流动的影响。结果表明：极齿附近磁流体不受结构参数影响，基本保持不动；当密封间隙小于0.6 mm时，间隙内磁流体基本不发生流动，当密封间隙超过该值后，极齿槽和永磁体附近磁流体随间隙增加流动加剧，速度线性递增；极齿槽和永磁体附近磁流体随极齿宽度递增流动减弱，速度先线性递减，在3.0~3.5 mm极齿宽度时急剧减小，最后趋于稳定；随着极齿高度和极齿槽宽度逐渐增加，极齿槽和永磁体附近磁流体流动会减弱，极齿槽附近磁流体速度在极齿高度为1.0~3.5 mm和极齿槽宽为3.0~12 mm速度急剧减小，最后趋于稳定，而永磁体附近磁流体速度一直呈线性递减。

摘要:针对某海洋平台油气混输泵轴端机械密封在运行过程中存在的失效问题，分析其产生的原因，并对其结构进行改进设计。对改进后机械密封进行实验室台架性能试验，分析不同弹簧比压条件下密封性能随压力的变化和密封端面磨损状况，以及不同端面设计宽度下密封性能随压力和转速的变化。结果表明：减小弹簧比压能略微降低密封端面摩擦功率，但会增大泄漏风险；减小端面宽度能有效提升润滑不良条件下的端面密封性能。确定密封优选设计参数，并对密封样机进行100 h型式试验。试验结果表明，改进后密封端面摩擦功率基本稳定，波动较小，泄漏量满足标准指标要求，验证了该密封结构改进的合理性、优选设计参数的有效性和运行工况的适应性。

摘要:为获取摩擦过程中产生的多源信息，基于环境设计理论分析摩擦学试验研究的现状和需求，构建摩擦过程多源信息采集系统的递归对象模型，通过识别关键冲突并寻求解决方案，实现系统的整体方案设计。通过多传感器部署和LabVIEW软件开发，研制一种基于通用摩擦磨损试验机的摩擦过程多源信息采集系统，实现摩擦过程中的振动、声音、声压等多源信息的实时采集、存储和展示。将系统进一步集成化并基于Unity 3D构建摩擦磨损试验机的数字孪生虚拟实体，同时为便于多源信息的后续利用，提出相应的信号预处理方法。通过试验验证该系统满足摩擦试验中多源信息的采集需求，能够为后续开展多源信息融合、多学科信息关联映射提供数据基础，也为实现基于摩擦学衍生量的摩擦学状态监测提供数据基础。

摘要:为了解决偏载下大长径比水润滑轴承分布式动特性参数识别问题，建立水润滑轴承的两支点分布式动力学模型，提出水润滑轴承分布式动特性参数的识别方法，并验证该动特性识别方法的可靠性。通过仿真试验，引入加载和位移信号扰动对轴承分布式动特性参数识别的精度进行分析，开展偏载水润滑轴承分布式动特动特性试验。结果表明：随着激振力振幅扰动的增加，刚度和阻尼系数的识别误差线性增加；激振力相位扰动对刚度系数的影响较小，对阻尼系数的影响较大；随着位移幅值扰动的增加，刚度和阻尼系数的识别误差增加；位移信号的相位扰动对刚度系数的影响较小，对阻尼系数的影响较大；若要求刚度和阻尼的识别误差小于10%，则激振力和位移信号的扰动幅值应小于10%；若要求刚度和阻尼的识别误差小于20%，则这2个信号的扰动相位扰动偏差应小于1°。

摘要:在缸套-活塞环摩擦副中，当活塞在上、下止点处为零速，难以形成油膜，且在气缸的高温工况下，其他部位的油膜也会被破坏，从而造成缸套-活塞环的摩擦功耗增加和磨损加剧。采用优质润滑油是提高缸套-活塞环润滑与摩擦特性的重要手段。制备改性纳米六方氮化硼(h-BN)颗粒并将其按不同质量分数分散至聚α-烯烃（PAO10）基础油中，使用R-tec摩擦磨损试验机开展不同载荷下的往复摩擦试验，通过观测摩擦因数、磨损体积和缸套磨损表面、磨损元素及三维形貌参数，研究改性纳米h-BN添加剂对缸套材料摩擦学性能的影响以及减摩抗磨润滑机制。结果表明：加入改性纳米h-BN添加剂可以显著降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数，减少磨损量，加入质量分数0.25%的添加剂在50 N、3 Hz工况下可使摩擦因数降低33.87%，磨损体积降低23.32%；在载荷及摩擦热作用下纳米h-BN添加剂可以在磨损表面形成摩擦保护膜，可以改善缸套的表面粗糙度，创造优良的润滑环境，提升其摩擦学性能。

摘要:船用水润滑艉轴承衬层的选材十分苛刻，它对轴承实现增载减阻，低噪耐磨的优秀特征起着决定性作用。艉轴承支承承载特性的机制研究异常关键。针对这一方向，开展关于轴承结构对承载力影响的理论分析研究；构建实船用艉轴承动力学模型，分析衬套、下轴瓦和橡胶的结构参数变化规律；讨论橡胶层预留间隙大小对载荷-变形关系的影响，探明接触方式对衬套、下轴瓦和橡胶结构参数的影响作用。研究结果表明：随着橡胶厚度的增加，衬层变形逐渐降低；厚度对变形的影响最大，与顶部挡边距离次之，侧边距离影响最小。研究为水润滑艉轴承的使用和设计提供了工程指导价值。