關(guān)節(jié)軸承

1、1PTFE紡織復(fù)合材料自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承1.引言引言自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承具有無(wú)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(rùn)滑使用及安全可靠性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防工業(yè)，以及汽車(chē)、化工、食品機(jī)械等方面。PTFE紡織復(fù)合材料自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承是利用PTFE作為潤(rùn)滑劑的關(guān)節(jié)軸承，目前國(guó)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(jì)了PTFE紡織復(fù)合材料自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承各項(xiàng)

2、試驗(yàn)結(jié)果表明其能夠滿(mǎn)足使用要求。2工作原理工作原理自潤(rùn)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(rùn)滑墊層，用墊層滑動(dòng)表面對(duì)內(nèi)圈外球面的滑動(dòng)摩擦來(lái)代替對(duì)鋼表面的滑動(dòng)摩擦。PTFE紡織復(fù)合材料自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承是利用PTFE作為潤(rùn)滑劑，軸承內(nèi)球表面與襯墊相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，襯墊中的PTFE就會(huì)在沒(méi)有潤(rùn)滑膜的地方形成潤(rùn)滑膜。在一定的壓力和運(yùn)動(dòng)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(shí)，PTFE就不再?gòu)囊r墊上剪切下

3、來(lái)，也就沒(méi)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(shí)摩擦系數(shù)會(huì)升高，PTFE會(huì)再?gòu)囊r墊上機(jī)械剪切下來(lái)。3.設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)3.1軸承設(shè)計(jì)軸承設(shè)計(jì)軸承的設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)偶材料的耐磨性，內(nèi)圈外球面與襯墊形成對(duì)偶摩擦

4、副，該摩擦副決定了軸承的各項(xiàng)性能和壽命。選用9Cr18，硬度在HRC55～60。C）在航天、航空、汽車(chē)、火車(chē)等場(chǎng)合，該類(lèi)軸承受高振動(dòng)、沖擊負(fù)荷及高頻交變負(fù)荷都會(huì)使PTFE固體潤(rùn)滑材料疲勞、破裂。因此對(duì)襯墊材料重點(diǎn)要求靜負(fù)荷與動(dòng)負(fù)荷容量高，允許滑動(dòng)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(shù)脂基的體系設(shè)計(jì)織物與樹(shù)脂基的體系設(shè)計(jì)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(guò)分析對(duì)比，選用PTFENomex（芳綸纖維）增強(qiáng)相主要起承載作用?；w相用熱固性酚醛樹(shù)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(shí)經(jīng)常發(fā)生斷裂，通過(guò)金相顯微鏡Mef317671電子探針顯微分析儀JCXA7331423分析，材料無(wú)明顯缺陷，主要是由于殘余應(yīng)力分布不均引起的。在車(chē)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(shí)延長(zhǎng)了時(shí)間可以消除車(chē)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(hào)預(yù)加載荷極限載荷允許值實(shí)測(cè)值允許值實(shí)測(cè)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(hào)預(yù)加載荷

8、極限載荷總變形量(mm)允許值實(shí)測(cè)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?jī)?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(wú)潤(rùn)滑軸承的使用壽命，磨損率取決