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(jí)以上。在一定的載荷以及轉(zhuǎn)速且無(wú)潤(rùn)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(méi)有直接關(guān)系,，滾動(dòng)軸承一般均需要定期外加潤(rùn)滑劑,。而在同等載荷和轉(zhuǎn)速且無(wú)潤(rùn)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(rùn)滑性能,，由于滑動(dòng)軸承材料本身具有良好的自潤(rùn)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(jí)以上,。在一定的載荷以及轉(zhuǎn)速且無(wú)潤(rùn)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(méi)有直接關(guān)系，滾動(dòng)軸承一般均需要定期外加潤(rùn)滑劑。而在同等載荷和轉(zhuǎn)速且無(wú)潤(rùn)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(rùn)滑性能,，由于滑動(dòng)軸承材料本身具有良好的自潤(rùn)滑性能，可以不加油或少加油地長(zhǎng)期工作,。由于滑動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)了軸承的自潤(rùn)滑技術(shù),，滑動(dòng)軸承可以實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑免維護(hù)的特性，決定了滑動(dòng)軸承越來(lái)越多的被工程設(shè)計(jì)人員所采用,。
滑動(dòng)軸承潤(rùn)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(rùn)滑膜將運(yùn)動(dòng)副表面分開(kāi),，經(jīng)過(guò)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,。滑動(dòng)軸承的承載能力大,，回轉(zhuǎn)精度高,，潤(rùn)滑膜具有抗沖擊作用，因此,，在工程上獲得廣泛的應(yīng)用,。潤(rùn)滑膜的形成是滑動(dòng)軸承能正常工作的基本條件，影響潤(rùn)滑膜形成的因素有潤(rùn)滑方式,、運(yùn)動(dòng)副相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度,、內(nèi)部潤(rùn)滑劑的物理性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)副表面的粗糙度等?；瑒?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(zhǎng),；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(rùn)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(duì)滑動(dòng)軸承制造設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)極限PV值越大越好,，而對(duì)滑動(dòng)軸承使用設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)要求軸承的PV值越小越好,，這有利于延長(zhǎng)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(rùn)滑材料會(huì)慢慢轉(zhuǎn)移到對(duì)磨軸的表面，此時(shí)就實(shí)現(xiàn)了軸承摩擦層與對(duì)磨軸表面潤(rùn)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(rùn)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(lái)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(guó)CSB公司自潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑劑起潤(rùn)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(rùn)滑改性材料,，故其無(wú)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(guó)CSB可提供長(zhǎng)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(zhǎng)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(shù)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(rùn)性能,，在汽車行業(yè)已經(jīng)得到了充分的體現(xiàn),。目前中國(guó)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(jiǎn)單的汽車門(mén)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(rùn)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(duì)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(mén)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(kāi)啟和關(guān)閉是汽車門(mén)或行李箱蓋是沒(méi)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(wú)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(guò)程中方向盤(pán)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(guò)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(wú)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(zhǎng)的使用壽命,，這最要是由于高性能潤(rùn)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(lái)越多的被使用,。
隨著自潤(rùn)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?cè)趯?shí)踐中不斷去探索、研究與進(jìn)步,。