自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承摩擦磨損性能研究

摘要：文章在近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的摩擦磨損進(jìn)行的研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析總結(jié)。對(duì)于環(huán)境不同的軸承的摩擦磨損的原理不同，同時(shí)，對(duì)于自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承摩擦磨損現(xiàn)象的影響因素進(jìn)行了分別的研究，并對(duì)分析中存有的問(wèn)題以及發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)；軸承摩擦磨損；軸承性能

中圖分類號(hào)：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）20-0029-02

目前，我國(guó)的軸承的需求量大大增加，一些大型的以及中小型的企業(yè)開(kāi)始大力發(fā)展關(guān)節(jié)軸承的制造。不僅在樣式、結(jié)構(gòu)、種類方面都有了很大的發(fā)展，變得越來(lái)越豐富式的發(fā)展。同時(shí)，隨著我國(guó)目前的制造質(zhì)量的提高，產(chǎn)品出口到國(guó)外的數(shù)量也逐年增加。另外，目前我國(guó)的航空、航天技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá)，軸承的應(yīng)用也越來(lái)越多，其質(zhì)量要求也越來(lái)越高。但是，一些高科技在應(yīng)用到軸承的時(shí)候，由于其承受的擺動(dòng)以及扭曲的動(dòng)作，很容易由于兩側(cè)的相互作用而導(dǎo)致摩擦力變大，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)僵硬的情況。在這些應(yīng)用到自潤(rùn)滑關(guān)機(jī)的軸承中，如果摩擦效果失靈以后，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的損失。因此，很多國(guó)內(nèi)外的專家就這一問(wèn)題進(jìn)行深入的研究和探討。本文從環(huán)境的溫度、速度、材料等方面指出自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承摩擦磨損的因素分析，同時(shí)對(duì)目前的自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承摩擦磨損性能存在的幾方面的問(wèn)題以及其日后的發(fā)展方向做出一定的分析。

1 影響自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承摩擦磨損性能的因素

對(duì)于軸承的自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)摩擦磨損性能的影響因素有很多方面，其磨損的方式也有很多種，它主要受到環(huán)境的溫度、速度、載荷、襯墊材質(zhì)等因素影響。其中，環(huán)境的溫度對(duì)其的影響最為重大。

1.1 速度

關(guān)節(jié)軸承有著其特有的擺動(dòng)的方向，由于自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的摩擦磨損性能的不同，導(dǎo)致了軸承的擺動(dòng)的速度。假設(shè)在溫度、擺幅和載荷等條件都一樣的前提下，對(duì)三種不同的擺頻來(lái)做實(shí)驗(yàn)，所得結(jié)果如圖1所示。我們可以看到，當(dāng)擺頻在P1和P2的時(shí)候，其摩擦的系數(shù)是類似的，而且P2較P1略高一些，同時(shí)在第八百次搖擺的時(shí)候，其系數(shù)抵達(dá)第一個(gè)高峰，也許這種現(xiàn)象和轉(zhuǎn)動(dòng)膜以及自由磨相互反應(yīng)生成的摩擦面有著一定的關(guān)聯(lián)。跟隨著其繼續(xù)摩擦，顆粒進(jìn)入到襯墊的表面中，P值逐漸減少。由此可得出，擺動(dòng)的頻率越來(lái)越高，其摩擦的數(shù)值就會(huì)變得越來(lái)越高。

1.2 載荷

由于自潤(rùn)滑軸承關(guān)節(jié)的特殊性，其擺動(dòng)方式也不同于其他的軸承運(yùn)動(dòng)，它的摩擦磨損程度受到其載荷的影響。有關(guān)專家做的實(shí)驗(yàn)表明，隨著載荷的不斷增加，自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的摩擦磨損的性能會(huì)有所增大。當(dāng)載荷在30kn的時(shí)候一開(kāi)始時(shí)摩擦系數(shù)要小于載荷20kn，隨著擺動(dòng)不斷的增多，又會(huì)比20kn的時(shí)候有所增高，隨著擺動(dòng)的次數(shù)不斷在增加，會(huì)有一些黑色的屑出現(xiàn)，這個(gè)時(shí)候?qū)ξ矬w的磨損程度也會(huì)加大。此時(shí)磨損的程度會(huì)變得特別的嚴(yán)重，隨著繼續(xù)加大載荷，其摩擦損壞度會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)特別的起伏變化。由上也就得出結(jié)論，隨著載荷的增大，磨損的系數(shù)的降低速度會(huì)變慢，當(dāng)運(yùn)行到33小時(shí)以后其摩擦系數(shù)變得守恒，速度越快，磨損就越嚴(yán)重。在第五到十二小時(shí)的時(shí)候又回歸到守恒的數(shù)值。

1.3 襯墊材料

軸承在進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，其內(nèi)外圈和襯墊相互摩擦來(lái)運(yùn)行，因此，對(duì)于不同材料的襯墊對(duì)于其摩擦磨損性能有著非常重要的影響作用。對(duì)不同的襯墊材料有著深入的了解，對(duì)加強(qiáng)軸承的摩擦能力、延長(zhǎng)其使用壽命有著重要的意義。

1.3.1 PTFE復(fù)合材料：相關(guān)專家指出，復(fù)合材料的摩擦主要有兩種方式：粘著摩擦以及磨粒摩擦。對(duì)于其內(nèi)部的材質(zhì)的構(gòu)成不同，其對(duì)于復(fù)合材料的摩擦性能也不同。當(dāng)在符合材料中的FEP的含量在百分之十到百分之三十五的時(shí)候，對(duì)于復(fù)合材料的性能有著重要的提升能力，能夠?qū)烧哌M(jìn)行合理的融合。其中，相混合的材料比單一材料對(duì)于提高其摩擦能力更有效，這主要是由于各種材料之間發(fā)生的共同作用的功效導(dǎo)致。

1.3.2 PTFE編織材料：PTFE編織材料的摩擦磨損性能較高，有相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明它是目前為止摩擦系數(shù)較低的材料，其耐磨損摩擦的效果非常良好。當(dāng)它和金屬物體來(lái)摩擦的時(shí)候，它的溫度越來(lái)越高，剪段的韌度變小，使得PTEF材料的內(nèi)部成分粘在表層上，移動(dòng)到金屬的表層同時(shí)將其存在的坑填上，這就是其表現(xiàn)出的較低的摩擦系數(shù)的原因。

由上述論述，我們發(fā)現(xiàn)，軸承的襯墊材料的選擇對(duì)于其摩擦磨損的性能有著非常重要，也是關(guān)鍵的決定影響作用；復(fù)合材料或者編織材料對(duì)于自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的摩擦磨損性能的影響也是非常的重大。因此，只有了解到影響其性能的幾個(gè)重要的原因，才能加深對(duì)其的認(rèn)識(shí)層次和程度，才能夠有效地采取相應(yīng)措施，加強(qiáng)對(duì)于自潤(rùn)滑軸承的摩擦磨損性能。

2 存在的問(wèn)題和研究展望

目前，我國(guó)對(duì)于自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的摩擦磨損的性能研究進(jìn)入到了一個(gè)深的層面，同時(shí)，也還有相當(dāng)一部分研究不夠成熟，還存在著一些問(wèn)題。比如在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)對(duì)關(guān)節(jié)軸承試驗(yàn)機(jī)的實(shí)踐提供不足，讓一大部分新開(kāi)發(fā)的自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的產(chǎn)品不能夠真正地進(jìn)入到實(shí)踐的制造和使用中來(lái)，對(duì)進(jìn)行開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品造成了很大的不便；各種的材質(zhì)在各種的條件下的摩擦情況還應(yīng)該有進(jìn)一步的提升，當(dāng)前，我們進(jìn)行的研究一般都僅是單種的材質(zhì)在單調(diào)的氛圍下進(jìn)行的研發(fā)，不能夠很好地進(jìn)行多角度、多方面的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。因此，在接下來(lái)的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)時(shí)，一定要針對(duì)現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)的具體問(wèn)題，針對(duì)具體出現(xiàn)的問(wèn)題，有針對(duì)性地進(jìn)行產(chǎn)品的研制和制造開(kāi)發(fā)，對(duì)于軸承行業(yè)的未來(lái)發(fā)展有著非常重要的意義。下面來(lái)論述一下今后的軸承研究的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和方向。

2.1 特殊工況下自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承摩擦學(xué)特性研究

目前，在各種不同的情境下進(jìn)行的自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的摩擦制造效果各不相同。比如在溫差比較大的環(huán)境中，其研制的軸承產(chǎn)品的壽命比較短；顆粒環(huán)境制造出的襯墊的使用情況不良；在擺動(dòng)頻率較高的環(huán)境下，軸承的磨損能力會(huì)下降；這些不同的工作環(huán)境進(jìn)行的研發(fā)的結(jié)果是不相同的，都受到不同的環(huán)境條件的影響。因此，專家們要針對(duì)不同的情況來(lái)進(jìn)行具體的、深入的研究，是非常有意

義的。

2.2 自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承摩擦副材料的開(kāi)發(fā)

隨著經(jīng)濟(jì)的提高，對(duì)于產(chǎn)品的要求也有了新的要求，并且對(duì)于自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)的軸承摩擦的副材料又有了新一層的要求，要具有深厚的性能、優(yōu)良的磨損度、優(yōu)質(zhì)的抗疲勞能力以及良好的噪聲。比如現(xiàn)在的復(fù)合材料，雖然它的摩擦系數(shù)較低，但是其韌度還達(dá)不到目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)采取措施將其與其他相應(yīng)的材料進(jìn)行融合才能夠產(chǎn)生良好的效果。對(duì)于各種材料都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和提高，才有利于軸承的真正地優(yōu)良的效果。

2.3 高頻擺動(dòng)下自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承磨損量的在線動(dòng)態(tài)測(cè)量方法研究

做過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的人都有這樣的感受，在速度較慢的擺動(dòng)下，還比較容易進(jìn)行擺動(dòng)的直接觀察和記錄，而當(dāng)擺動(dòng)的頻率達(dá)到一定的高度的時(shí)候，對(duì)于數(shù)據(jù)的測(cè)量有了很大的難度，而且隨著頻率的提高，也會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的震動(dòng)，這對(duì)于實(shí)際的檢測(cè)測(cè)量也帶來(lái)了相當(dāng)大的影響。因此，要對(duì)這一方面的研究進(jìn)行進(jìn)一步的分析和創(chuàng)新。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷提高，關(guān)節(jié)軸承在科技不斷發(fā)展的今天的需求量也越來(lái)越高，對(duì)其質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。因此，專家以及軸承的制造者應(yīng)當(dāng)本著為人民利益著想、為社會(huì)的經(jīng)濟(jì)化發(fā)展做貢獻(xiàn)的態(tài)度，進(jìn)行合理的、科學(xué)的提高自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承摩擦磨損的性能方面。這就需要對(duì)于軸承的襯墊材料的選擇、速度、環(huán)境的溫度等都有一個(gè)科學(xué)的認(rèn)識(shí)以及合理的選擇，才能夠保證其制造的

質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：許鋼（1970—），男，臺(tái)灣臺(tái)南人，福建龍溪軸承（集團(tuán)）股份有限公司關(guān)節(jié)軸承研究所工程師，研究方向：關(guān)節(jié)軸承有限元、鋼構(gòu)關(guān)節(jié)軸承節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。