塑料在滚动轴承中的应用（五）

胡工

　　一般材料的摩擦系数小，自润滑性也好。具备自润滑性的条件是分子间的凝聚力要小，分子结构中原子呈对称排列。另外润滑性能与润滑条件有关。
　　从耐磨耗性来看，UHMWPE、PA、POM、PTFE等树脂均优于碳钢和黄铜。
2 K  ]+ ^9 y! O+ `6 ~9 t　　为降低树脂的摩擦系数和磨耗量，除选用摩擦系数小的树脂，改善润滑条件外，还可以通过在树脂中填充耐磨填料，如PTFE、UHMWPE、石墨、MoS2、润滑油、青铜粉等以及用GF、CF等纤维增强一系列改性措施。
　　PV值的问题
' T3 ?" c5 V3 k, N: [; b7 ?3 v9 s; @　　PV值是表示相对运动零件之间压力与速度关系的一个很重要的指标。临界PV值是塑料及有关覆盖层滑动轴承的干摩擦和油润滑时压力(载荷)或速度的极限，它决定了材料的耐磨性，是对产品的寿命或产品使用温度的限制，此值与摩擦功率损耗成正比，它表征了轴承的发热因素。限制PV值的目的就是限制温升，防止轴承温升过高而出现胶合破坏。
0 b  N8 a5 o/ y7 X3 o2 T　　PV值的大小与树脂的基体的性能、摩擦对象、润滑条件与工作温度等有关。例如POM相互配合时的临界PV值为0.04-0.09MPa.m/s，通过自润滑改性后，临界PV值可达0.196MPa.m/s;而POM与45#钢配合时，临界PV值可高达0.392-0.588MPa•m/s。PTFE基纳米复合材料的PV值可达1.42-1.49MPa.m/s，使用温度可达230℃。不同的树脂在同一速度时，不同的温度下PV值不同；同一种树脂，在不同的温度下PV值也不同。
4 }; X% `" X9 T7 q　　PEEK特别是CF增强级别，在200℃下，V=183m/min时其PV值可达60MPa•m/min，而且摩擦系数小、磨损率低，因此它在轴承中的应用前景很明显。GF和CF增强PEEK的热变形温度可达315℃，长期使用温度可达250-260℃；在各种压力、速度、温度和原始粗糙程度条件下都表现出良好的耐磨性、自润滑性，它适用于对摩擦系数要低，耐磨耗要求严格的工况。
0 ]. t2 W  ?7 o, f, P　　PEEK的耐γ射线辐照性、耐化学剥离性，耐疲劳性是所有树脂中最好的。它可在超过250℃的蒸汽或高压水中使用数百小时而性能不会有很大的变化。PEEK在宇航，航空以及特殊工况下使用的塑料轴承提供了极大的材料优势。
　　PA66/GF一般使用温度不超过120℃，对某些侵蚀性强的介质如压缩机中作为制冷剂使用的氨，它就不能在70℃以上的工作温度下使用。SKF公司在保持架中普遍使用PEEK/GF，以满足对高速，化学侵蚀或高温而严格要求的交流电机或变压器等应用埸所。
　　总之，应根据临界PV值、树脂的温升发热情况，使用的工况条件来合理选择轴承所用的塑料品种。
6 M& Y2 e9 V! N8 F. u' l# {6 F　　做好节能减排
　　即使在金属结构的轴承中采用了塑料保持架，为进一步减少摩擦，仍然要使用润滑剂，而且一旦内部的润滑剂用完，其寿命便宣告结束。对轴承寿命而言，最关键的是起动阶段，在初始运行阶段，由于润滑膜尚未形成，轴承往往处于干态运行，如轴承从运行一开始就有润滑，这就能解决润滑膜滞后形成的问题。
　　美国igus系列塑料轴承无需添加润滑剂，实现了环保化，其聚合物轴承内部的固体润滑剂还可以减轻轴承质量，同时减少燃料和润滑剂的消耗量，减少二氧化碳的排放量。
/ [/ E& e1 q& f4 @* M0 ]　　从这方面来看，用于制造轴承零件的聚合物应进行必要的改性，以解决润滑膜滞后形成的问题，达到尽量少用甚至不用工业润滑剂，实现节能减排。
　　结论
9 v/ g- p0 Y6 M　　塑料因其所具备的特性，通过适当而必要的改性后，能够而且已经在轴承中获得了应用。
　　塑料在轴承内、外圈中的应用得到了稳步发展；对其在滚动体上的应用应根据具体情况慎重对待。
　　要根据临界PV值，摩擦磨耗特性以及各种塑料特性，合理选用应用埸合。目前PEEK/CF(或GF)的性能最为突出。
　　塑料在轴承上应用时，要注意技术可行性、经济可行性和环保性的协调。
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