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新聞動態

塑料滑動軸承技術以及在汽車行業應用

點擊次數: 930
發布時間: 2021-01-14

軸承從工作原理上可以分為滾動軸承與滑動軸承,滾動軸承工作時發生的是滾動摩擦副,而滑動軸承工作時發生的是滑動摩擦副,這就決定了滾動軸承與滑動軸承工作摩擦系數相差至少十個數量級以上。在一定的載荷以及轉速且無潤滑條件下,滾動軸承的摩擦系數的大小基本取決于滾珠、軸承內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系,滾動軸承一般均需要定期外加潤滑劑。而在同等載荷和轉速且無潤滑條件下,滑動軸承的摩擦系數的大小主要取決于軸承材料本身的自潤滑性能,由于滑動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軸承與滑動軸承,滾動軸承工作時發生的是滾動摩擦副,而滑動軸承工作時發生的是滑動摩擦副,這就決定了滾動軸承與滑動軸承工作摩擦系數相差至少十個數量級以上。在一定的載荷以及轉速且無潤滑條件下,滾動軸承的摩擦系數的大小基本取決于滾珠、軸承內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系,滾動軸承一般均需要定期外加潤滑劑。而在同等載荷和轉速且無潤滑條件下,滑動軸承的摩擦系數的大小主要取決于軸承材料本身的自潤滑性能,由于滑動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。由于滑動軸承實現了軸承的自潤滑技術,滑動軸承可以實現自潤滑免維護的特性,決定了滑動軸承越來越多的被工程設計人員所采用。 


滑動軸承潤滑機理與極限PV值

滑動軸承在初始工作時,由于軸和軸承的接觸面即軸承的工作面發生滑動摩擦時,表面能形成潤滑膜將運動副表面分開,經過短期的磨合后滑動摩擦力可大大降低,此時運動副表面不直接接觸,因此也避免了磨損?;瑒虞S承的承載能力大,回轉精度高,潤滑膜具有抗沖擊作用,因此,在工程上獲得廣泛的應用。潤滑膜的形成是滑動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、運動副相對運動速度、內部潤滑劑的物理性質和運動副表面的粗糙度等?;瑒虞S承性能一個重要的衡量指標就是軸承所能達到的最大極限PV值,這里的P是指軸承的載荷,而V則是代表軸承運行的線速度;滑動軸承極限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;影響滑動軸承實際PV值的外部因素主要是軸承所承受的載荷、運行速度、環境溫度以及配合精度等。一般對滑動軸承制造設計來說極限PV值越大越好,而對滑動軸承使用設計來說要求軸承的PV值越小越好,這有利于延長滑動軸承的使用壽命?;瑒虞S承的設計一般根據軸承的工作條件,確定軸承的結構類型、選擇合適的軸承材料及確定軸承的幾何參數。 


滑動軸承技術以及研究發展方向

滑動軸承按照材料可分為金屬類滑動軸承和非金屬類滑動軸承。金屬類滑動軸承通??煞譃閺秃闲突瑒虞S承、金屬基滑動軸承等,非金屬類滑動軸承通??煞譃楣こ趟芰匣瑒虞S承、纖維纏繞軸承等。 


復合型滑動軸承一般由三層結構組成:基板層+銅粉層+減摩層;工作時部分潤滑材料會慢慢轉移到對磨軸的表面,此時就實現了軸承摩擦層與對磨軸表面潤滑膜之間摩擦副的建立,摩擦系數在降低的同時軸承的磨損速率也隨之減小。金屬基滑動軸承一般可分為固體潤滑劑鑲嵌式滑動軸承(CSB650系列)、雙金屬滑動軸承(CSB800系列)和整體式滑動軸承。 


非金屬滑動軸承為目前滑動軸承技術研究的發展方向,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的發展,幾乎囊括了所有聚合物改性技術。從制造工藝上來分可以分為模壓燒結塑料滑動軸承與注塑成型塑料滑動軸承。模壓燒結成型滑動軸承一般受到效率低以及制造精度不高的制約,故其發展空間比較小,不適合大批量生產。 


高分子聚合物工程塑料改性技術和注塑成型塑料滑動軸承技術目前全球已經得到了快速的發展,中國CSB公司自潤滑改性技術已經有20多年的研究歷史。CSB公司采用先進的聚合物改性技術,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,纖維以及填充物起增強作用。高聚物滑動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,均要優越于金屬類復合軸承(復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介質。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行,CSB-LIN直線軸承滑動膜具有極低的摩擦系數且容許最高運行速度10m/s。目前在汽車行業應用最為廣泛的就是CSB-EPB通用型以及CSB-EPB3增強型高聚物塑料滑動軸承。 


新型高載非金屬滑動軸承CSB-CR系列纖維纏繞軸承以高強度玻璃纖維增強高溫環氧樹脂作為承載層,以特種纖維和PTFE纖維作為滑動層,使得軸承在高載低速工況條件下具有優良的耐磨性和很低的摩擦系數。 


滑動軸承在汽車行業的應用技術

由于滑動軸承優越的自潤性能,在汽車行業已經得到了充分的體現。目前中國CSB滑動軸承幾乎應用到全球每一家汽車制造商,特別是高聚物塑料滑動軸承在汽車上的應用已日益廣泛,它可運用于汽車的各個部分。從最為簡單的汽車門鉸鏈系統到機械結構復雜、要求苛刻的部件,比如,汽車轉向系統中的轉向器到傳動系統中的變速排擋等。除了具有優異的機械性能和免潤滑、干運行的優點,工程塑料滑動軸承的價格也極低。相對于PTFE涂層金屬滑動軸承,CSB-EPB高聚物塑料滑動軸承最多可以便宜50%。 


汽車門鉸鏈系統中由于采用了CSB-EPB3增強型系列塑料滑動軸承,克服了金屬滑動軸承因生銹而引起拉起力增加或噪音現象,且在開啟和關閉是汽車門或行李箱蓋是沒有任何瞬間卡死現象。 


汽車減震系統中使用的滑動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格。如果滑動軸承的耐磨性能較差,那么就會導致外面密封圈磨損加劇,密封圈失效后導致液壓油泄漏,減震功能失效,CSB-40復合軸承(DP4材料)完全接收了這種苛刻條件的挑戰,成功運用在各種汽車減震器中。 


汽車轉向系統中由于采用了CSB-RPM4支撐套,使得汽車在整個轉向過程中方向盤運轉比較平穩,即使在路面狀況很糟糕的情況下,也能確保轉向系統的正常運轉。CSB-RPM4出色的耐磨和減震作用在汽車轉向系統中得到了驗證。 


高性能聚合物CSB-EPB4塑料軸承,在汽車制動系統中的應用使得駕車人員在制動過程中比較平穩,即使在緊急情況下也能實現快而穩的制動。無論汽車是在平穩轉向或者是在緊急轉向的情況下,也能確保有效的制動。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公司生產和提供的CSB-EPB系列工程塑料滑動軸承現在越來越多的被使用。 


隨著自潤滑材料改性技術的不斷進步,滑動軸承應用技術也在迅猛地發展!目前,滑動軸承已經成功應用在民用機械、軍工機械和航空航天等領域,隨著應用領域的不斷拓展以及工作要求的不斷提升,滑動軸承材料技術、制造和應用技術還有待于我們在實踐中不斷去探索、研究與進步。


 


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