塑料滑動(dòng)軸承技術(shù)以及在汽車行業(yè)應(yīng)用
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- 發(fā)布時(shí)間： 2021-01-14
軸承從工作原理上可以分為滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承工作時(shí)發(fā)生的是滾動(dòng)摩擦副,，而滑動(dòng)軸承工作時(shí)發(fā)生的是滑動(dòng)摩擦副，這就決定了滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承工作摩擦系數(shù)相差至少十個(gè)數(shù)量級以上,。在一定的載荷以及轉(zhuǎn)速且無潤滑條件下，滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)的大小基本取決于滾珠,、軸承內(nèi)外圈的制造精度以及相互之間的配合間隙,，其摩擦力的大小與軸承材料本身并沒有直接關(guān)系，滾動(dòng)軸承一般均需要定期外加潤滑劑,。而在同等載荷和轉(zhuǎn)速且無潤滑條件下,，滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)的大小主要取決于軸承材料本身的自潤滑性能，由于滑動(dòng)軸承材料本身具有良好的自潤滑性能
軸承從工作原理上可以分為滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承,，滾動(dòng)軸承工作時(shí)發(fā)生的是滾動(dòng)摩擦副,，而滑動(dòng)軸承工作時(shí)發(fā)生的是滑動(dòng)摩擦副,，這就決定了滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承工作摩擦系數(shù)相差至少十個(gè)數(shù)量級以上,。在一定的載荷以及轉(zhuǎn)速且無潤滑條件下,，滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)的大小基本取決于滾珠、軸承內(nèi)外圈的制造精度以及相互之間的配合間隙,，其摩擦力的大小與軸承材料本身并沒有直接關(guān)系,，滾動(dòng)軸承一般均需要定期外加潤滑劑。而在同等載荷和轉(zhuǎn)速且無潤滑條件下,，滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)的大小主要取決于軸承材料本身的自潤滑性能,，由于滑動(dòng)軸承材料本身具有良好的自潤滑性能，可以不加油或少加油地長期工作,。由于滑動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)了軸承的自潤滑技術(shù),，滑動(dòng)軸承可以實(shí)現(xiàn)自潤滑免維護(hù)的特性，決定了滑動(dòng)軸承越來越多的被工程設(shè)計(jì)人員所采用,。
滑動(dòng)軸承潤滑機(jī)理與極限PV值
滑動(dòng)軸承在初始工作時(shí),，由于軸和軸承的接觸面即軸承的工作面發(fā)生滑動(dòng)摩擦?xí)r，表面能形成潤滑膜將運(yùn)動(dòng)副表面分開,，經(jīng)過短期的磨合后滑動(dòng)摩擦力可大大降低,，此時(shí)運(yùn)動(dòng)副表面不直接接觸，因此也避免了磨損,?；瑒?dòng)軸承的承載能力大，回轉(zhuǎn)精度高,，潤滑膜具有抗沖擊作用,，因此，在工程上獲得廣泛的應(yīng)用,。潤滑膜的形成是滑動(dòng)軸承能正常工作的基本條件,，影響潤滑膜形成的因素有潤滑方式、運(yùn)動(dòng)副相對運(yùn)動(dòng)速度,、內(nèi)部潤滑劑的物理性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)副表面的粗糙度等,。滑動(dòng)軸承性能一個(gè)重要的衡量指標(biāo)就是軸承所能達(dá)到的最大極限PV值,，這里的P是指軸承的載荷,，而V則是代表軸承運(yùn)行的線速度；滑動(dòng)軸承極限PV值越大則軸承的使用性能就越好壽命就越長,；影響滑動(dòng)軸承極限PV值大小主要因素就是軸承材料本身的自潤滑性能和承載以及耐溫性能等,；影響滑動(dòng)軸承實(shí)際PV值的外部因素主要是軸承所承受的載荷、運(yùn)行速度,、環(huán)境溫度以及配合精度等,。一般對滑動(dòng)軸承制造設(shè)計(jì)來說極限PV值越大越好，而對滑動(dòng)軸承使用設(shè)計(jì)來說要求軸承的PV值越小越好,，這有利于延長滑動(dòng)軸承的使用壽命,?；瑒?dòng)軸承的設(shè)計(jì)一般根據(jù)軸承的工作條件，確定軸承的結(jié)構(gòu)類型,、選擇合適的軸承材料及確定軸承的幾何參數(shù),。
滑動(dòng)軸承技術(shù)以及研究發(fā)展方向
滑動(dòng)軸承按照材料可分為金屬類滑動(dòng)軸承和非金屬類滑動(dòng)軸承。金屬類滑動(dòng)軸承通?？煞譃閺?fù)合型滑動(dòng)軸承,、金屬基滑動(dòng)軸承等，非金屬類滑動(dòng)軸承通?？煞譃楣こ趟芰匣瑒?dòng)軸承,、纖維纏繞軸承等。
復(fù)合型滑動(dòng)軸承一般由三層結(jié)構(gòu)組成：基板層+銅粉層+減摩層,；工作時(shí)部分潤滑材料會(huì)慢慢轉(zhuǎn)移到對磨軸的表面,，此時(shí)就實(shí)現(xiàn)了軸承摩擦層與對磨軸表面潤滑膜之間摩擦副的建立，摩擦系數(shù)在降低的同時(shí)軸承的磨損速率也隨之減小,。金屬基滑動(dòng)軸承一般可分為固體潤滑劑鑲嵌式滑動(dòng)軸承（CSB650系列）,、雙金屬滑動(dòng)軸承（CSB800系列）和整體式滑動(dòng)軸承。
非金屬滑動(dòng)軸承為目前滑動(dòng)軸承技術(shù)研究的發(fā)展方向,，主要有高分子聚合物工程塑料軸承（CSB-EPB系列）和纖維纏繞軸承（CSB-CR系列）等,。高分子聚合物工程塑料軸承技術(shù)的發(fā)展，幾乎囊括了所有聚合物改性技術(shù),。從制造工藝上來分可以分為模壓燒結(jié)塑料滑動(dòng)軸承與注塑成型塑料滑動(dòng)軸承,。模壓燒結(jié)成型滑動(dòng)軸承一般受到效率低以及制造精度不高的制約，故其發(fā)展空間比較小,，不適合大批量生產(chǎn),。
高分子聚合物工程塑料改性技術(shù)和注塑成型塑料滑動(dòng)軸承技術(shù)目前全球已經(jīng)得到了快速的發(fā)展，中國CSB公司自潤滑改性技術(shù)已經(jīng)有20多年的研究歷史,。CSB公司采用先進(jìn)的聚合物改性技術(shù),，在高性能聚合物中填充特種潤滑劑以及高功能纖維、高性能聚合物作為基料起耐磨作用,，特種潤滑劑起潤滑作用降低摩擦系數(shù),，纖維以及填充物起增強(qiáng)作用。高聚物滑動(dòng)軸承由于整體材料均是采用改性的自潤滑改性材料,，故其無論是從摩擦性能上,，還是從軸承的使用壽命上，均要優(yōu)越于金屬類復(fù)合軸承（復(fù)合軸承摩擦材料僅僅表層0.03mm左右）,。目前中國CSB可提供長期使用溫度達(dá)250℃的高性能聚合物塑料軸承CSB-EPB5,，且該軸承幾乎能抵抗所有的化學(xué)介質(zhì)。而CSB-EPB4軸承極低的吸水性和抗腐蝕性可以長期用于水下運(yùn)行，CSB-LIN直線軸承滑動(dòng)膜具有極低的摩擦系數(shù)且容許最高運(yùn)行速度10m/s,。目前在汽車行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的就是CSB-EPB通用型以及CSB-EPB3增強(qiáng)型高聚物塑料滑動(dòng)軸承,。
新型高載非金屬滑動(dòng)軸承CSB-CR系列纖維纏繞軸承以高強(qiáng)度玻璃纖維增強(qiáng)高溫環(huán)氧樹脂作為承載層，以特種纖維和PTFE纖維作為滑動(dòng)層,，使得軸承在高載低速工況條件下具有優(yōu)良的耐磨性和很低的摩擦系數(shù)。
滑動(dòng)軸承在汽車行業(yè)的應(yīng)用技術(shù)
由于滑動(dòng)軸承優(yōu)越的自潤性能,，在汽車行業(yè)已經(jīng)得到了充分的體現(xiàn),。目前中國CSB滑動(dòng)軸承幾乎應(yīng)用到全球每一家汽車制造商，特別是高聚物塑料滑動(dòng)軸承在汽車上的應(yīng)用已日益廣泛,，它可運(yùn)用于汽車的各個(gè)部分,。從最為簡單的汽車門鉸鏈系統(tǒng)到機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、要求苛刻的部件,，比如,，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向器到傳動(dòng)系統(tǒng)中的變速排擋等。除了具有優(yōu)異的機(jī)械性能和免潤滑,、干運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn),，工程塑料滑動(dòng)軸承的價(jià)格也極低。相對于PTFE涂層金屬滑動(dòng)軸承,，CSB-EPB高聚物塑料滑動(dòng)軸承最多可以便宜50％,。
汽車門鉸鏈系統(tǒng)中由于采用了CSB-EPB3增強(qiáng)型系列塑料滑動(dòng)軸承，克服了金屬滑動(dòng)軸承因生銹而引起拉起力增加或噪音現(xiàn)象,，且在開啟和關(guān)閉是汽車門或行李箱蓋是沒有任何瞬間卡死現(xiàn)象,。
汽車減震系統(tǒng)中使用的滑動(dòng)軸承無論是從耐磨性能、抵抗沖擊能力以及配合精度上要求都非常嚴(yán)格,。如果滑動(dòng)軸承的耐磨性能較差,，那么就會(huì)導(dǎo)致外面密封圈磨損加劇，密封圈失效后導(dǎo)致液壓油泄漏,，減震功能失效,，CSB-40復(fù)合軸承（DP4材料）完全接收了這種苛刻條件的挑戰(zhàn)，成功運(yùn)用在各種汽車減震器中,。
汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中由于采用了CSB-RPM4支撐套,，使得汽車在整個(gè)轉(zhuǎn)向過程中方向盤運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，即使在路面狀況很糟糕的情況下,，也能確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),。CSB-RPM4出色的耐磨和減震作用在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中得到了驗(yàn)證。
高性能聚合物CSB-EPB4塑料軸承,，在汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用使得駕車人員在制動(dòng)過程中比較平穩(wěn),，即使在緊急情況下也能實(shí)現(xiàn)快而穩(wěn)的制動(dòng)。無論汽車是在平穩(wěn)轉(zhuǎn)向或者是在緊急轉(zhuǎn)向的情況下，也能確保有效的制動(dòng),。EPB4材料較高的硬度和耐磨性能可以獲得超長的使用壽命,，這最要是由于高性能潤滑劑以及功能型纖維加入在此材料中。
由于用于汽車座椅系統(tǒng)中的板金材料或者沖壓的孔,，以及冷扎的鋼板一般都有很大的尺寸公差,，然而，在座椅系統(tǒng)中需要最小的間隙以盡可能減少噪音,。為了解決這一矛盾,，CSB公司生產(chǎn)和提供的CSB-EPB系列工程塑料滑動(dòng)軸承現(xiàn)在越來越多的被使用。
隨著自潤滑材料改性技術(shù)的不斷進(jìn)步,，滑動(dòng)軸承應(yīng)用技術(shù)也在迅猛地發(fā)展,！目前，滑動(dòng)軸承已經(jīng)成功應(yīng)用在民用機(jī)械,、軍工機(jī)械和航空航天等領(lǐng)域,，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展以及工作要求的不斷提升，滑動(dòng)軸承材料技術(shù),、制造和應(yīng)用技術(shù)還有待于我們在實(shí)踐中不斷去探索,、研究與進(jìn)步。