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当塑料在滚动轴承中的应用

发布时间:2021-09-11 11:31:56 阅读: 来源:柱塞泵厂家

塑料在滚动电子万能实验机测试不同的产品用不同的拉力轴承中的应用

滚动轴承是机械传动中不可缺少的重要零件,它对于提高传动效率,降低能耗起着不可替代的作用。

在现代滚动轴承技术发展过程中,为提高轴承的承载能力,对其进行优化设计,采用新材料新技术。塑料,特别是工程塑料以及特种工程塑料已日益显示出它们在轴承行业所具有的优越性和重要性。

塑料比重小,耐磨损、耐腐蚀、耐辐射、韧性好,能抗震、能嵌埋固体异物,并能根据设计和使用要求进行有针对性的改性以提高其相应的性能,加工方便,可直接注塑成型复杂的结构,提高了设计的灵活性和自由度,这一切为塑料在滚动轴承中的应用提供了技术和经济上的可行性。

塑料在滚动轴承中的应用概况

自1930年以热固性树脂制成的轴承首次面市以来,在轴承领域里各种聚合物和以聚合物为主的各种混合物的应用不断增加,应用范围也不断扩大。

塑料在轴承保持架上获得应用

第二次世界大战后,瑞典SKF轴承公司用PA66成功制作了“0”类轴承塑料保持架;上世纪70代美国铁姆肯轴承公司对汽车前轮主轴圆锥轴承采用PA66保持架进行了系统的试验和研究,行车试验16万公里以上,尼龙保持架良好无损,证明了其性能寿命优于钢保持架。

应用塑料保持架最为突出的是德国。SKF公司在上世纪80年代,己有70%圆柱滚子轴承和80%的新一代圆柱滚子轴承都采用了塑料保持架;FAG轴承公司在它为每辆汽车提供的50多套轴承中绝大多数采用了塑料保持架,“E”型对称球面滚子轴承(D≤320mm)100%采用PA66/GF保持架,滚子加长数量增多,从而使轴承承载能力提高了7%-37%,使用温度为-60-+120℃。SKF公司在有高速、高温,化学侵蚀要求的场合,已广泛使用PEEK/GF。

为了满足汽车领域极为苛刻的应用需要,SKF的工程师在深槽滚珠轴承的设计中

开始转而使用VICTREX PEEK等高性能聚合

材料

我国应用塑料保持架起步于上世纪60年代中期。上世纪80年代,在国外各类轴承结构的塑料保持架都在兴起并广泛应用的影响下,国内也有不少单位慎重开展了塑料保持架的研究开发和应用工作,并在军品轴承和一些专用轴承中获得较好的应用。另外在电机轴承、轧机轴承、冷冻机轴承、直线运动轴承、重大型轴承等方面,塑料保持架也逐步得到应用。

保持架是滚动轴承中的重要零件。它不但要受到摩擦力、张力和惯性力等机械应力的作用,而且还要受某些润滑剂、润滑添加剂或其老化产物、有机溶剂或冷却剂产生的化学作用,它们的影响程度还可能受到诸如高温、冲击、振动、辐射等因素及其因素组合的影响。

保持架材料的性能和运行的可靠性是保证轴液压万能实验机承正常工作的关键之一。高分子材料保持架能实现强度和弹性的完美结合,它在润滑的钢材表面有良好的滑动性能,极低的摩擦力,从而使轴承的磨损和发热保持在最低的水平。低密度材料的惯性低,即使在缺乏润滑剂的条件下,塑料保持架也仍具有优良的运行性能,因此轴承即使是连续工作也不会有卡死和二次损伤的风险。

塑料保持架可在相同外形尺寸和截面条件下容纳数量更多、尺寸更大的滚动体,从而提高轴承的承载能力,另外在存贮润滑剂改善润滑条件、减少振动、自调适应性和节约材料、提高生产效率方面都具有明显的优越性。目前塑料保持架驱动精密液压缸主要用材是玻璃纤维增强尼龙66, 玻璃纤维含量25%-30%。随着工程塑料改性技术的发展和新材料的出现,将会进一步扩大塑料在轴承保持架中的应用。

塑料在滚动轴承中应用的进一步拓展

塑料在轴承保持架的广泛应用,己突显了塑料在滚动轴承中应用的优越性。随着现代科技的发展,塑料新材料的成功开发及应用范围的延伸,为塑料在滚动轴其额定压力通过溢流阀进行调剂承中的应用进一步拓展了空间。

1)、轴承保持架用塑料己从PA66/GF,逐渐开始使用PTFE、PTFE/GF、PEI、PVDF、PEEK/GF、PEEK/CF、PPS、PI、UHMWPE等材料,以适应不同的工况要求。如PTFE、PVDF主要用于有耐腐蚀要求的工况条件;UHMWPE有较好的强度、低的摩擦性以及低温应用特性(最低可至-150℃),PEEK/GF或CF主要用于耐高温、耐辐射、低摩擦等工况条件。

2)、内、外圈已出现用塑料制造。种类较多,用途各异。

例如:内、外圈用POM或PA, 保持架采用PA66/GF (wt25%),滚动体为玻璃、不锈钢或陶瓷(主要是氧化锆ZrO2、氮化硅Si3N4、碳化硅SiC)。此种轴承在碱性环境下表现良好,但不适用酸性腐蚀环境下运行。

内、外圈用HDPE、PP或UHMWPE, 保持架采用HDPE、PP或UHMWPE的轴承,可用于相对较弱酸碱交变环境(通过30%CuCL2溶液和30%NaOH溶液测试),可适用于大多数酸/碱/盐/溶剂/油/气体及海水腐蚀环境。

内、外圈采用PEEK/CF、PEEK/GF、PI、PPS等材料也有使用。以POM或PEEK为内、外圈, 保持架为PA66或PA66/GF或PEEK的塑料轴承,其精度和公差比一般的塑料轴承提高很多,可适用于精密机械、特殊工况和转速要求较高的场合。

3)、目前滚动体材料基本上是使用不锈钢为主,陶瓷、玻璃的滚动体也有采用。近年来已出现了用PEEK、PI制造的滚动体。

轴承主要原料为Si3N4

轴承主要原料为ZrO2

轴承主要原料为SiC

3)、目前滚动体材料基本上是使用不锈钢为主,陶瓷、玻璃的滚动体也有采用。近年来已出现了用PEEK、PI制造的滚动体。

塑料的发展,为其在轴承中的应用提供了有力技术支撑

在国外,塑料轴承发展很快,应用范围也较广泛,这首先得益于塑料的发展。据报道,美国TIMKEN轴承公司研发了一种先进的轴承材料,这是继NSK轴承公司开发塑料轴承材料和SKF轴承公司研发高性能的汽车塑料轴承保持架之后又一个新发展。日本精工在2005年通过优化PA原材料分子量、GF直径以及与GF的混合比例等,将材料的刚性和拉伸强度分别比以前应用的材料提高了70%和45%,从而提高了材料的承载能力和抗蠕变性能,这对于提高轴承的性能提供了有力的技术支撑。

在国内,原材料的生产尤其是轴承专用塑料品种的研发和生产起步较晚,与国外有较大的差距。我国的工程塑料及特种工程塑料不少品种还主要依靠进口,有的所谓“战略物资”国外对我国仍实行封锁,这在一定程度上制约了我国塑料轴承的发展。

HDPE塑料轴承

PEEK/PI塑料轴承

PTFE/PVDF塑料轴承

塑料在轴承中应用需注意的问题

塑料的不少性能特点与金属相比使其在轴承中获得了广泛的应用,但塑料一些固有的特性也使其在轴承中应用时不得不要给予充分的考虑。如强度相对较低、硬度较差,热膨胀系数比金属大得多,导热系数低,导热性差,热变形温度低,有的塑料耐酸碱性能相对较差,还有高温蠕变等问题,有的塑料耐油性差等,下面就有关一些问题提出我们的看法。

配合精度

在GB和ISO标准中规定了轴承的精度等级,除普通精度P0级外,还有P6、P5、P4级,精度依次提高,这一标准只适用于钢轴承和陶瓷轴承而不适用于塑料轴承。塑料轴承的精度与上两类轴承相比相对较低。

游隙值的设定和控制是决定轴承精度非常重要的指标。滚动轴承运转中的内部游隙值的大小,对其疲劳寿命、振动噪音、温升等轴承性能影响很大。所谓游隙值是指轴承内圈(或外圈)一方固定,将另一方的套圈上下或左右方向移动的移动量。对钢轴承和陶瓷轴承的游隙值国家有相关规定。但对内,外圈或内、外圈滚动体全部是塑料制造的,该规定不适用,这可能是因为塑料的热性能较差,使游隙值较大而且难以控制的原因。

同样,使用塑料轴承时其径向配合间隙比金属轴承要大。例如对碳纤维填充的PTFE而言,通常取轴承内径间隙为(0..015)D,D为轴径(mm)。一般情况下,总径向间隙不得小于0.1mm(当D

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