關(guān)節(jié)軸承

1、1PTFE紡織復(fù)合材料自潤滑關(guān)節(jié)軸承1.引言引言自潤滑關(guān)節(jié)軸承具有無須定期換油、承載能力高、熱傳導(dǎo)性能好，不吸水、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、耐沖擊、自潤滑使用及安全可靠性強(qiáng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于航空航天、國防工業(yè)，以及汽車、化工、食品機(jī)械等方面。PTFE紡織復(fù)合材料自潤滑關(guān)節(jié)軸承是利用PTFE作為潤滑劑的關(guān)節(jié)軸承，目前國內(nèi)使用的該種軸承主要依靠從俄羅斯進(jìn)口。根據(jù)PTFE的實(shí)際使用要求，自行設(shè)計了PTFE紡織復(fù)合材料自潤滑關(guān)節(jié)軸承各項

2、試驗(yàn)結(jié)果表明其能夠滿足使用要求。2工作原理工作原理自潤滑關(guān)節(jié)軸承是關(guān)節(jié)軸承的一種，在軸承外圈內(nèi)球面粘貼一層自潤滑墊層，用墊層滑動表面對內(nèi)圈外球面的滑動摩擦來代替對鋼表面的滑動摩擦。PTFE紡織復(fù)合材料自潤滑關(guān)節(jié)軸承是利用PTFE作為潤滑劑，軸承內(nèi)球表面與襯墊相對運(yùn)動時，襯墊中的PTFE就會在沒有潤滑膜的地方形成潤滑膜。在一定的壓力和運(yùn)動下，磨損的PTFE使金屬和襯墊表面光滑，摩擦系數(shù)降低。當(dāng)摩擦系數(shù)足夠低時，PTFE就不再從襯墊上剪切下

3、來，也就沒有PTFE的沉積，軸承進(jìn)一步使用，襯墊中PTFE又繼續(xù)脫落，這時摩擦系數(shù)會升高，PTFE會再從襯墊上機(jī)械剪切下來。3.設(shè)計設(shè)計3.1軸承設(shè)計軸承設(shè)計軸承的設(shè)計需要根據(jù)不同使用要求選用不同材料：A）外圈選擇要考慮耐蝕性（鹽霧、濕熱）、強(qiáng)度、可塑性（對擠壓工藝適應(yīng)性）和耐沖擊等要求。選用硬化沉淀不銹鋼174PH或奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti。B）內(nèi)圈材料要有可加工性，與PTFE襯墊對偶材料的耐磨性，內(nèi)圈外球面與襯墊形成對偶摩擦

4、副，該摩擦副決定了軸承的各項性能和壽命。選用9Cr18，硬度在HRC55～60。C）在航天、航空、汽車、火車等場合，該類軸承受高振動、沖擊負(fù)荷及高頻交變負(fù)荷都會使PTFE固體潤滑材料疲勞、破裂。因此對襯墊材料重點(diǎn)要求靜負(fù)荷與動負(fù)荷容量高，允許滑動速度高、磨損率低、摩擦系數(shù)小而且穩(wěn)定、導(dǎo)熱性好、尺寸公差小、吸水率低、抗腐蝕能力強(qiáng)、耐污染、生產(chǎn)成本低。選用聚四氟乙烯織物（PTFEfabric）。它是聚四氟乙烯纖維與其它纖維交織而成的雙層織物

5、，靜負(fù)荷容量最高，承載量可達(dá)300Nmm2。3.2PTFEfabric織物與樹脂基的體系設(shè)計織物與樹脂基的體系設(shè)計PTFE復(fù)合材料由增強(qiáng)相和基體復(fù)合而成，并可形成界面或界面相。通過分析對比，選用PTFENomex（芳綸纖維）增強(qiáng)相主要起承載作用。基體相用熱固性酚醛樹脂，主要起連接支撐和保護(hù)作用。界面的主要作用是傳遞載荷。這樣的紡織復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比模量以及高的疲勞壽命和損傷容限，并可在高溫（163℃）、低溫（25℃）高壓和高腐蝕

6、等嚴(yán)酷條件下工作。4關(guān)鍵工藝關(guān)鍵工藝4.1軸承內(nèi)環(huán)殘余應(yīng)力控制軸承內(nèi)環(huán)殘余應(yīng)力控制9Cr18不銹鋼是老鋼種，以前在做沖擊試驗(yàn)時經(jīng)常發(fā)生斷裂，通過金相顯微鏡Mef317671電子探針顯微分析儀JCXA7331423分析，材料無明顯缺陷，主要是由于殘余應(yīng)力分布不均引起的。在車削后，采用真空熱處理600℃和800℃等溫處理，經(jīng)冰冷處理，調(diào)高了補(bǔ)充回火溫度，同時延長了時間可以消除車削殘余應(yīng)力。磨加工從砂輪、磨削液、工藝參數(shù)三方面解決了磨削殘余應(yīng)

7、力分布。3表1徑向極限靜載荷試驗(yàn)總變形量(mm)永久變形量(mm)序號預(yù)加載荷極限載荷允許值實(shí)測值允許值實(shí)測值01070211kN217kN0.250.230.0760.0101072511kN219kN0.250.2420.0760.013ЩН25ЮТ(俄)11kN217kN0.250.3160.0760.081ЩН25ЮТ(俄)11kN217kN0.250.4050.0760.20表2軸向極限靜載荷試驗(yàn)永久變形量(mm)序號預(yù)加載荷

8、極限載荷總變形量(mm)允許值實(shí)測值0107221.5kN29kN0.230.1270.040107241.5kN29kN0.160.1270.019ЩН25ЮТ(俄)1.5kN29kN0.420.1270.24上述結(jié)果表明新研軸承：1）徑向、軸向極限靜載荷試驗(yàn)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，也達(dá)到了1.5倍的安全可靠性標(biāo)準(zhǔn)。2）永久變形量和總變形量優(yōu)于俄制軸承。5.2各種工作條件下抗磨損性能各種工作條件下抗磨損性能磨損決定無潤滑軸承的使用壽命，磨損率取決