論船舶機械摩擦學的研究進展

黎 銘，王智杰

（重慶大學，重慶 400044）

近年來我國船舶在行駛過程中出現(xiàn)故障的幾率較大，其中運作過程中產生的摩擦損耗是主要原因。因此，有效研究船舶機械摩擦學不僅能夠增加船舶行駛的安全性，還能夠響應節(jié)能減排的口號。

船舶行駛中產生摩擦的地方主要在于動力裝置，包括主機、傳動元件、支撐元件、螺旋槳和舵機等部分，因此下面分別就這幾個部分中的摩擦學問題展開介紹。

1 主機中的摩擦學問題

動力裝置中的主機結構復雜，主要由柴油機、汽輪機、燃汽輪機三種，這里主要介紹柴油機中的摩擦學。當柴油機作為主機時，主要應用于一些體型較大的船舶。柴油機在運作的過程中由于十字頭滑塊和到導板之間的相互作用會產生較大的摩擦，這也是柴油機中摩擦損耗主要產生的地方。除此之外，由于環(huán)境因素的影響，各部件受到腐蝕后會造成摩擦力系數(shù)增大，導致摩擦損耗的增加。

解決主機中的摩擦學問題，可以從三個方向入手。一是對活塞環(huán)表面進行處理，在傳統(tǒng)涂料的基礎上進行改進，采用如陶瓷材料，由于這類材料較傳統(tǒng)材料相比，擁有更高的熔點和耐腐蝕性能，能夠有效降低表面摩擦系數(shù)，進而減少摩擦損耗。二是主機表面往往會涂抹一些潤滑油，當潤滑油中增加如納米氧化鋁等添加劑時，也能夠有效減少表面摩擦系數(shù)。三是減少主機表面產生的摩擦損耗，定期進行維護有利于避免氣缸套的過度損耗，能夠大幅度增加摩擦副的使用壽命。

2 傳動元件的摩擦學問題

船舶在行駛過程中必然少不了推進器的作用，當船舶主機產生功率時通過傳動元件促使推進器運作，此過程也難以避免摩擦損耗的產生。傳統(tǒng)的船舶傳動元件材料為艉軸承，拋開摩擦損害，在潤滑劑的作用之下還會產生部分溶解，對經過的江河污染非常嚴重。如今船舶元件材料選擇上已經有較大地改變。

傳動元件中軸承改造在結構上同樣也需要得到改進。經過相關研究表明，水槽的體形對軸承摩擦因素的影響程度很大，當水槽較窄時，軸承由于承載力增加，使表面摩擦因素增加。此外，有學者研究出水槽的布置方式也能夠影響摩擦因素，其放置在尾軸正下方時摩擦因數(shù)最小。

3 支承元件的摩擦學問題

支撐元件在船舶構造中主要包括軸承和齒輪箱兩個部分，當支撐元件表面摩擦系數(shù)較大的時候能夠產生大量摩擦損耗。傳統(tǒng)潤滑劑涂抹在支撐元件上造成的潤滑環(huán)境不大良好，加上通風罩、回油槽等在安裝時的不合理，使得摩擦損耗嚴重。

為了降低支撐元件中的摩擦損耗，首先在齒輪箱上需要對結構進行改進，同時選擇材料性能更好的潤滑劑進行涂抹，以此創(chuàng)造出一個更為良好的潤滑環(huán)境，降低齒輪箱中的摩擦系數(shù)進而減少摩擦損耗；在軸承方面也是如此，傳統(tǒng)的潤滑方式主要采用的是黑油潤滑劑，由于黑油潤滑劑涂抹之后能夠保持較長的時間不失效，在摩擦系數(shù)降低上也有著不錯的效果，因此備受船舶工作人員的喜愛。但是黑油潤滑劑使用過程中一旦支撐元件的密封設施受到損壞，黑油潤滑劑會泄露到江河中造成嚴重的環(huán)境污染，因此未來此塊潤滑劑的選擇還需要繼續(xù)改善。

4 螺旋槳和舵機的摩擦學問題

船舶在行駛的過程中主要的動力來源于螺旋槳，由于螺旋槳在船舶構造中的位置所在，長期浸泡在水下遭到破壞。螺旋槳遭到破壞的原因除了水的腐蝕之外，還有很大一部因素是由于表面產生的摩擦損耗，為此近年來很多學者對此進行過研究，其中朱新河學者提出的陰極分解法起到很好的實踐效果。

螺旋槳和舵機的工作環(huán)境是無可避免的，長期水下工作使得船舶這兩塊的損耗較大，但船舶行駛的主要動力來源也是這兩部分，因此進行摩擦損耗改善是必須要做的。研究表明空泡的產生是螺旋槳及舵機腐蝕的主要原因，可以采取的措施為增加螺旋槳漿葉數(shù)量。此外還可以在構造方面進行改善。

5 結語

摩擦學在很多行業(yè)領域中有著重要的研究意義，隨著世界環(huán)境的不斷惡化，節(jié)能減排已然成為世界各國強調的口號，因此對于摩擦學的研究熱度再一次提升到一個高點。文章研究的是船舶機械摩擦學分析，通過對主機、傳動元件、支撐元件、螺旋槳和舵機這幾個方面的摩擦問題研究之后，能夠有效發(fā)現(xiàn)造成摩擦損耗的主要原因。針對這些原因，文章針對性的給出了解決對策，以此降低船舶行駛中大量的摩擦損耗，響應了節(jié)能減排的口號，為生態(tài)環(huán)境保護做出了一定貢獻。