橡胶是一类独特的高弹性材料，其特征是在一定条件下具有产生很大的变形和当变形力消除后几乎立即完全复原的能力，特别是当橡胶用水润滑后，其摩擦系数大大降低[1,2]。橡胶还有良好的对异物埋没性[3]，在有磨粒或杂质存在的恶劣条件下，大大提高了其耐磨性。水是橡胶最理想的润滑剂[4]，这一发现已被成功地应用于开发水润滑橡胶轴承，替代船舶推进系统传统的金属轴承，并广泛应用于水泵、水轮机、洗衣机、排灌机械和海洋机械等大量设施。丁腈橡胶的耐油性很好，与极性液体的相容性也较好，其耐热性、耐磨性、耐腐蚀及气密性均优于天然橡胶，在空气中可在120％下长期使用，因而是比较优良和常用的水润滑轴承材料[5,6]。对水润滑橡胶轴承的磨粒磨损特性及机理进行研究，探索橡胶轴承在不同水质下的摩擦学特性，为水润滑橡胶轴承的应用提供理论依据，具有重要的实际意义。

1试验

    (1)试验对象：φ85mm×80mm的水润滑丁腈橡胶轴承。

    (2)润滑介质：蒸馏水(含沙量为零)及含沙量在0．03～0．15％(质量分数)的自来水。

    (3)试验设备：MPV一200型摩擦磨损试验机。

    (4)试验条件：载荷300N；转动线速度2．0m／s；试验时间30min。

2 试验结果与讨论

    以蒸馏水及含沙量范围在O．03～0．18％(质量分数)内变化的自来水作润滑介质，用MPV一200型摩擦磨损试验机测定橡胶轴承的摩擦系数和磨损率，试验结果及理论分析如下：

  (1)摩擦系数

    摩擦系数与水介质中的含沙量的关系：由于水是橡胶最理想的润滑剂[4]，水润滑丁腈橡胶轴承的摩擦系数很低，润滑水中的含沙量小于0．06％时，摩擦系数随沙粒浓度的增大而增大；当沙粒浓度超过O．06％以后，摩擦系数基本上为常数。

    (2)磨损率

  水润滑丁腈橡胶轴承的磨损率与水介质中的含沙量的关系：磨损速率随沙粒浓度的增大而增加。但增大到一定程度后，磨损速率的增长趋于平缓，这是因为浓度增加，沙粒数目增多，对材料表面的作用频率增大，使磨损速率增大，但浓度过大(如图2中的0．12％)时，沙粒之间的相互干扰增加i从而会减少沙粒对材料表面的作用次数。最后，沙粒对材料表面的冲击和磨损作用因这两方面的原因达到稳定值，磨损速率趋于平缓。

3 磨损机理

  丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈共聚而成的一种高分子材料。丁腈橡胶轴承在含有沙粒的自来水中转动时，橡胶材料表面被具有一定动能的沙粒撞击和刮削。材料表面产生应力集中效应，由于丁腈橡胶的粘弹性，部分分子链段上被迫承受较大应力，当应力足够大时，分子链中共价键的键角形变增加，键强度变弱，分子链就发生断裂，生成了小分子单体和丁腈自由基；丁腈自由基与吸附水层中的氧相互作用，生成了过氧化基，过氧化基再与周围的分子链反应生成氢过氧化物以及丁腈自由基，氢过氧化物容易发生易构化，导致丁腈橡胶分子链断裂；另外在丁腈橡胶的分子链结构中含有腈基(－CN)，这是一种强极性且易于水解的基团，由于沙粒在丁腈橡胶轴承表面所产生的机械作用，使丁腈橡胶轴承表面的分子链处于活化状态，活性自由基上的腈基与水作用导致丁腈橡胶分子链发生水解反应。

   丁腈橡胶轴承的沙粒磨损主要有以上三种形式，其中分子链断裂和水解是最重要的磨损方式，并且都是由沙粒对材料表面的冲击和刮削作用而引发的。

4 结论

    (1)水润滑丁腈橡胶轴承的摩擦系数很低，基本上不受沙粒浓度的影响。
    (2)水润滑丁腈橡胶轴承的磨损速率随沙粒浓度的增大而增加。但增大到一定程度后，磨损速率的增长趋于平缓。
    (3)水润滑丁腈橡胶轴承的磨损机理为分子链断裂、氧化降解和水解。