作者：广州依纳 发表时间：2013-03-04
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| 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chong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F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M、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GUO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(0.006-0.015)D，D为轴径(mm)。一般情况下，总径向间隙不得小于0.1mm(当D<10mm时，其间隙值可小于0.1mm)，这样可避免轴承因材料膨胀而抱死。 热膨胀系数的大小与制品精度密切相关。一般热膨胀系数的调低会使材料的成型收缩率减少、制品精度提高，因此为减少塑料轴承的游隙值，提高配合精度，B须使材料的热膨胀系数调低。另外需注意的是对纤维增强塑料而言，由于纤维在流动方向的取向，使流动方向上的热膨胀系数要大于垂直方向，产生各向异性，使制品挠曲，尺寸稳定性变差。 相对运动的零件要有较高的刚性和一定的硬度差 金属轴承其内、外圈与滚动体， 滚动体与保持架的材质之间均有一定的硬度差。这对塑料轴承来说，也有同样的要求。 塑料的硬度与刚性密切关联。凡能提高材料刚性的措施都有提高硬度的X果。 塑料与不同材料配合时会产生不同类型的磨损。当啮合材料为金属时，与较硬金属（如钢）配合时磨损较小，而与较软金属（如黄铜、铝合金等）配合时磨损较大。如金属表面不平则会产生“剥蚀磨损”；如金属表面很光滑，则会产生“粘着磨损”。当啮合材料为异种树脂时，粘着磨损一般会较大，其程度视品种而异，如PBT、PA与POM亲合性差，不易产生粘着磨损，而ABS、PP与POM则易产生粘着磨损。当啮合材料为同种树脂时，其摩擦磨损特性要比与金属或异种树脂配合时要差得多，粘着磨损要大得多，这一方面是因硬度差不够，另一方面是因为树脂的耐热性较差，导热性比金属低，尤其是在高压下滚动，滑动面产生异常高温而出现蠕变，硬度下降，大大促进了粘着，同时很容易发出刺耳噪音甚到抱死。 同类材料之间没有足够的硬度差，易导致相对运动时有较大的摩擦，产生的大量摩擦热积蓄在摩擦面上，而使树脂软化甚到熔融，使摩擦阻力进一步扩大；而树脂与金属之间存在有硬度差，同时摩擦系数较小，金属易于导热，使积蓄在摩擦面上的热量耗散而减少，从而使树脂软化或熔融要发生在更高的载荷或更快速度之下。 在金属轴承中，滚动体的硬度一般比内外圈高，这对于减少摩擦磨损，提高轴承使用寿M和承载能力是有利的。目前在塑料轴承中，滚动体很少采用塑料，刚性或硬度差不够也许是一个重要的原因。 调低摩擦磨损问题 通常对高分子材料的摩擦磨损特性用摩擦系数、比磨耗率、临界PV值和噪音等指标来评价。 在塑料中一般POM、PA66、UHMWPE、PTFE、PEEK等材料的耐磨性较好，但作为摩擦付使用时，其摩擦系数仍较高， 比磨耗率较大， 临界PV值也较低，甚到会发生刺耳噪音。 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。 为调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 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)或速度的参考，它决定了材料的耐磨性，是对产品的寿M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。 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。 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。 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Z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JI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。 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。 |
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