仲崇文

船舶機(jī)械摩擦學(xué)研究綜述

仲崇文

仲崇文

連云港市地方海事局

仲崇文，男，江蘇贛榆，1981.02，大學(xué)本科，連云港市地方海事局中級(jí)工程師，研究方向：船舶輪機(jī)電氣。

船舶機(jī)械摩擦學(xué)，按照系統(tǒng)的角度出發(fā)，主要是研討船舶機(jī)械的可靠性運(yùn)用的問(wèn)題?，F(xiàn)如今社會(huì)船舶機(jī)械摩擦學(xué)問(wèn)題具有普遍性，而且現(xiàn)在人們對(duì)能源以及材料節(jié)約非常重視，船舶中摩擦學(xué)的研究也發(fā)展得很快，通過(guò)對(duì)船舶機(jī)械摩擦學(xué)的動(dòng)力學(xué)特性的診斷以及尋求摩擦學(xué)在船舶機(jī)械中的系統(tǒng)磨損行為，進(jìn)行分析和討論，形成一個(gè)集應(yīng)用理論完善、設(shè)計(jì)方法健全、實(shí)踐應(yīng)用合理為一體的船舶機(jī)械可靠性的體系。那么我們就此船舶中動(dòng)力摩擦學(xué)進(jìn)一步研究，讓摩擦學(xué)理論在船舶動(dòng)力中有更美好的未來(lái)。

摩擦學(xué)是在近代科學(xué)發(fā)展中極為重要的一部分，也涉及在化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科中，是現(xiàn)在必要學(xué)習(xí)的一部分，也是未來(lái)社會(huì)發(fā)展不可或缺的一部分。摩擦學(xué)意義重大，不僅可以提高產(chǎn)品的可靠性以及延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，而且對(duì)能源節(jié)約和材料節(jié)省起到很大的作用。在我國(guó)的國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸中，水上運(yùn)輸占有重要位置，但是也由于船舶流動(dòng)性大，為了讓船舶運(yùn)營(yíng)保持安全狀態(tài)，必須時(shí)刻警惕。之前在資料查閱中看到船舶機(jī)械出現(xiàn)故障造成海灘事故發(fā)生的比例是位居首位的，因此這是需要引起我們重視以及加強(qiáng)的。在船舶動(dòng)力機(jī)械中，促使發(fā)生摩擦問(wèn)題最多的就是動(dòng)力裝置這一部分，動(dòng)力裝置在船舶機(jī)械中可以說(shuō)是占據(jù)主導(dǎo)地位的，它起著決定性作用。由此我們更需要深入研究，保證船舶動(dòng)力可以安全可靠運(yùn)行。

1 船舶機(jī)械中動(dòng)力裝置的組成部分以及會(huì)引起的摩擦學(xué)問(wèn)題

主機(jī)部分及存在的摩擦學(xué)問(wèn)題

船舶中主機(jī)包括燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)和柴油機(jī)，柴油機(jī)中又包含不同類(lèi)型。針對(duì)每一種類(lèi)型，其摩擦學(xué)問(wèn)題都存在不同的特殊性。

燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)作為主機(jī)時(shí)工作原理是相似的，一般都用于軍艦和特大型的船舶。軸承、軸瓦都易受到磨損，主要原因是由于油品潤(rùn)滑作用不良且含有雜質(zhì)以及像超載等。而且，長(zhǎng)期的工作會(huì)促使軸承間隙發(fā)生改變，那么這其中的摩擦學(xué)問(wèn)題就在于葉片材料要經(jīng)受起高溫腐蝕。

柴油機(jī)又分為三種：十字頭式低速柴油機(jī)；中速柴油機(jī)以及高速柴油機(jī)。在沿海地區(qū)，中小型船舶中使用柴油機(jī)作為主機(jī)的船舶機(jī)械占總數(shù)的90％以上，由此看出柴油機(jī)作為主機(jī)在動(dòng)力裝置中地位居高，目前對(duì)柴油機(jī)摩擦學(xué)研究也較為深入。

支承元件及存在的摩擦學(xué)問(wèn)題

支承元件主要包含的就是軸承和齒輪箱的部分。在船舶中軸承是軸系的重要組成部分，是通過(guò)潤(rùn)滑方式減小摩擦的。油潤(rùn)滑是比較傳統(tǒng)的潤(rùn)滑方法，它的優(yōu)點(diǎn)是壽命較長(zhǎng)、承載力比較強(qiáng)、摩擦損傷較小，但是也存在一定的不足，油潤(rùn)滑是一個(gè)不斷消耗的過(guò)程，而且最重要的就是要完全密封的，不然將會(huì)對(duì)水域有污染。齒輪箱，就是需要我們做好密封和潤(rùn)滑。需要采用優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑劑和密封劑來(lái)規(guī)范操作。

傳動(dòng)元件及存在的摩擦學(xué)問(wèn)題

隨著社會(huì)進(jìn)步，人們的價(jià)值觀、生活觀也在提升，倡導(dǎo)“綠色生活”、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源已是現(xiàn)如今的生活發(fā)展方向。傳動(dòng)元件主要是把主機(jī)發(fā)出的功率傳給推進(jìn)器，來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶的推進(jìn)。針對(duì)傳動(dòng)元件，主要存在的摩擦學(xué)問(wèn)題還是潤(rùn)滑問(wèn)題，我們需要提高艉軸承的潤(rùn)滑性能，延長(zhǎng)其使用壽命，使其創(chuàng)造更大價(jià)值。

舵機(jī)及螺旋槳存在的摩擦學(xué)問(wèn)題

螺旋槳長(zhǎng)期在水下工作，需要高速運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)會(huì)受到水的阻力，因此發(fā)生損壞的幾率過(guò)高。各國(guó)專(zhuān)家對(duì)此問(wèn)題也是采用了實(shí)踐式方式，在實(shí)際運(yùn)行中采取陰極保護(hù)法來(lái)進(jìn)行保護(hù)。

2 摩擦學(xué)中的基礎(chǔ)與原理

現(xiàn)如今，摩擦學(xué)在世界上占有很重要的地位，也在全球范圍內(nèi)得到發(fā)展，各國(guó)學(xué)術(shù)不斷深入研究，很多國(guó)家對(duì)摩擦學(xué)有了比較完善的規(guī)劃，很多工業(yè)部門(mén)中也實(shí)際應(yīng)用到了，這都足以證實(shí)了摩擦學(xué)已成為我們不可或缺的一部分，也是要在國(guó)際道路上越走越強(qiáng)的。那么我們就要對(duì)摩擦學(xué)進(jìn)行深入的了解，明確知道它的基礎(chǔ)與原理，得以更好利用。

在摩擦學(xué)基礎(chǔ)與原理方面，我們要明確幾點(diǎn)：第一，要重點(diǎn)理解在表面斷裂方面的磨損機(jī)理。第二，要知道對(duì)于低壓潤(rùn)滑，要了解其軸承的流體動(dòng)靜壓的空穴現(xiàn)象，要知道在高速重量大的情況下軸承的穩(wěn)定性；對(duì)于高壓潤(rùn)滑，要認(rèn)識(shí)點(diǎn)和線在光滑面上接觸時(shí)非牛頓流體和牛頓流體的彈流潤(rùn)滑是怎樣的。第三，要知道如果對(duì)微彈流足夠了解，那么就可以輕松估計(jì)邊界潤(rùn)滑與流體潤(rùn)滑之間的混合狀態(tài)。

3 遠(yuǎn)程診斷在船舶機(jī)械中的特點(diǎn)

多源信息的相融合

利用多信息、多參數(shù)的技術(shù)融合，可以將船舶動(dòng)力機(jī)械中性能參數(shù)、振動(dòng)、瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和油液等進(jìn)行相融合，形成船舶機(jī)械的綜合診斷，主要的形式有：模糊式判斷、極限值評(píng)判、故障推理法以及理論多智能體等等。

在船舶動(dòng)力機(jī)械中作為主機(jī)的柴油機(jī)，就需要用以上幾種方式進(jìn)行綜合推理，比如說(shuō)柴油機(jī)的溫度、壓力就會(huì)采用到模糊式判斷進(jìn)行性能參數(shù)分析。

采用多層次的采集、診斷和維修

實(shí)驗(yàn)室中的診斷系統(tǒng)，是利用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集以及信息快速傳遞的方式，采用油液離線技術(shù)，形成船舶機(jī)械遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，組建成故障診斷中心專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)診斷中心具有數(shù)據(jù)管理、故障診斷、即時(shí)消息處理、預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展方向和全面服務(wù)為一體的功能體系，讓遠(yuǎn)程診斷在船舶機(jī)械中越發(fā)完善。

4 對(duì)未來(lái)船舶動(dòng)力機(jī)械摩擦學(xué)展望

就當(dāng)前世界來(lái)看，人類(lèi)社會(huì)不僅物質(zhì)上有所提高，在精神上也發(fā)生很大改變，越來(lái)越開(kāi)始探求于生態(tài)環(huán)境保護(hù)和自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展，很多方面可以看出人們希望二者可以和諧融洽。而船舶動(dòng)力機(jī)械作為國(guó)際貿(mào)易發(fā)展的重要組成部分，摩擦學(xué)問(wèn)題將會(huì)對(duì)其具有重大影響。通過(guò)這些方面也揭示了摩擦學(xué)學(xué)科在節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、可靠性高等一些性能，對(duì)新時(shí)代下許多工程中新能源、新技術(shù)等為基礎(chǔ)的船舶動(dòng)力機(jī)械起到了支撐作用。把摩擦學(xué)知識(shí)合理的應(yīng)用在船舶制造、設(shè)計(jì)、使用以及管理等各個(gè)重要部分中，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、降低消耗的直接目標(biāo)，也為實(shí)現(xiàn)環(huán)保、安全、節(jié)能的航運(yùn)強(qiáng)國(guó)做出一份貢獻(xiàn)。

首先，我們要有明確的出發(fā)點(diǎn)，就是以船舶動(dòng)力機(jī)械的安全性和節(jié)能性為出發(fā)點(diǎn)，融入到摩擦學(xué)的理論基礎(chǔ)里面，從各個(gè)摩擦易損點(diǎn)進(jìn)行分析，最大程度的減少能源耗費(fèi)，提高資源的效率。其次，我們要走在創(chuàng)新的道路上，研究出更多的新型抗壓制品，讓船舶動(dòng)力機(jī)械的各個(gè)組件運(yùn)行起來(lái)更加安全可靠，使其壽命延長(zhǎng)。最后，在船舶動(dòng)力機(jī)械發(fā)展的這條道路上，我們是一定要以摩擦學(xué)理論為基礎(chǔ)的，不可以偏離。因?yàn)槟Σ翆W(xué)是服務(wù)于船舶動(dòng)力機(jī)械的可監(jiān)測(cè)性理論，是可以提高船舶整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的基底，也是現(xiàn)代社會(huì)需要的智能化方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于社會(huì)不斷發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受重視，而摩擦學(xué)也越來(lái)越向綠色生態(tài)摩擦學(xué)延伸。水上運(yùn)輸是我國(guó)乃至世界上不可或缺的一部分，船舶動(dòng)力機(jī)械中摩擦學(xué)也隨之重要起來(lái)。在今后的船舶機(jī)械發(fā)展中，要不斷加強(qiáng)和完善摩擦學(xué)的運(yùn)用，讓船舶設(shè)計(jì)更加創(chuàng)新化、船舶制造更加安全化、船舶運(yùn)營(yíng)更加順暢化以及船舶管理更加合理化。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.002