什么是滾動軸承
滾動軸承是機械傳動中不可缺少的重要零件，它對于提高傳動效率，降低能耗起著不可替代的作用。 在現(xiàn)代滾動軸承技術(shù)發(fā)展過程中，為提高軸承的承載能力，對其進行優(yōu)化設(shè)計，采用新材料新技術(shù)。塑料，特別是工程塑料以及特種工程塑料已日益顯示出它們在軸承行業(yè)所具有的優(yōu)越性和重要性。
滾動軸承中的塑料軸承
塑料比重小，耐磨損、耐腐蝕、耐輻射、韌性好，能抗震、能嵌埋固體異物，并能根據(jù)設(shè)計和使用要求進行有針對性的改性以提高其相應(yīng)的性能，加工方便，可直接注塑成型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，提高了設(shè)計的靈活性和自由度，這一切為塑料在滾動軸承中的應(yīng)用提供了技術(shù)和經(jīng)濟上的可行性。
塑料在滾動軸承中的應(yīng)用概況
自以熱固性樹脂制成的軸承首次面市以來，在軸承領(lǐng)域里各種聚合物和以聚合物為主的各種混合物的應(yīng)用不斷增加，應(yīng)用范圍也不斷擴大。
塑料在軸承保持架上獲得應(yīng)用
塑料保持架 保持架是滾動軸承中的重要零件。它不但要受到摩擦力、張力和慣性力等機械應(yīng)力的作用，而且還要受某些潤滑劑、潤滑添加劑或其老化產(chǎn)物、有機溶劑或冷卻劑產(chǎn)生的化學(xué)作用，它們的影響程度還可能受到諸如高溫、沖擊、振動、輻射等因素及其因素組合的影響
塑料保持架
保持架材料的性能和運行的可靠性是保證軸承正常工作的關(guān)鍵之一。
高分子材料保持架能實現(xiàn)強度和彈性的完美結(jié)合，它在潤滑的鋼材表面有良好的滑動性能，極低的摩擦力，從而使軸承的磨損和發(fā)熱保持在最低的水平。
低密度材料的慣性低，即使在缺乏潤滑劑的條件下，塑料保持架也仍具有優(yōu)良的運行性能，因此軸承即使是連續(xù)工作也不會有卡死和二次損傷的風(fēng)險。
塑料保持架可在相同外形尺寸和截面條件下容納數(shù)量更多、尺寸更大的滾動體，從而提高軸承的承載能力，另外在存貯潤滑劑改善潤滑條件、減少振動、自調(diào)適應(yīng)性和節(jié)約材料、提高生產(chǎn)效率方面都具有明顯的優(yōu)越性。目前塑料保持架主要用材是玻璃纖維增強尼龍66， 玻璃纖維含量25％-30％。隨著工程塑料改性技術(shù)的發(fā)展和新材料的出現(xiàn)，將會進一步擴大塑料在軸承保持架中的應(yīng)用。
塑料在滾動軸承中應(yīng)用的進一步拓展
塑料在軸承保持架的廣泛應(yīng)用，己突顯了塑料在滾動軸承中應(yīng)用的優(yōu)越性。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，塑料新材料的成功開發(fā)及應(yīng)用范圍的延伸，為塑料在滾動軸承中的應(yīng)用進一步拓展了空間。
1)、軸承保持架用塑料己從PA66/GF，逐漸開始使用PTFE、PTFE/GF、PEI、PVDF、PEEK/GF、PEEK/CF、PPS、PI、UHMWPE等材料，以適應(yīng)不同的工況要求。如PTFE、PVDF主要用于有耐腐蝕要求的工況條件；UHMWPE有較好的強度、低的摩擦性以及低溫應(yīng)用特性(最低可至-150℃)，PEEK/GF或CF主要用于耐高溫、耐輻射、低摩擦等工況條件。
2)、內(nèi)、外圈已出現(xiàn)用塑料制造。種類較多，用途各異。
例如：內(nèi)、外圈用POM或PA， 保持架采用PA66/GF (wt25％)，滾動體為玻璃、不銹鋼或陶瓷(主要是氧化鋯ZrO2、氮化硅Si3N4、碳化硅SiC)。此種軸承在堿性環(huán)境下表現(xiàn)良好，但不適用酸性腐蝕環(huán)境下運行。
內(nèi)、外圈用HDPE、PP或UHMWPE， 保持架采用HDPE、PP或UHMWPE的軸承，可用于相對較弱酸堿交變環(huán)境(通過30％CuCL2溶液和30％NaOH溶液測試)，可適用于大多數(shù)酸/堿/鹽/溶劑/油/氣體及海水腐蝕環(huán)境。
內(nèi)、外圈采用PEEK/CF、PEEK/GF、PI、PPS等材料也有使用。以POM或PEEK為內(nèi)、外圈， 保持架為PA66或PA66/GF或PEEK的塑料軸承，其精度和公差比一般的塑料軸承提高很多，可適用于精密機械、特殊工況和轉(zhuǎn)速要求較高的場合。
3)、目前滾動體材料基本上是使用不銹鋼為主，陶瓷、玻璃的滾動體也有采用。近年來已出現(xiàn)了用PEEK、PI制造的滾動體。 軸承主要原料為SiC
4)、目前滾動體材料基本上是使用不銹鋼為主，陶瓷、玻璃的滾動體也有采用。近年來已出現(xiàn)了用PEEK、PI制造的滾動體。
塑料的發(fā)展
1、為其在軸承中的應(yīng)用提供了有力技術(shù)支撐
2、在國外，塑料軸承發(fā)展很快，應(yīng)用范圍也較廣泛，這首先得益于塑料的發(fā)展。
3、在國內(nèi)，原材料的生產(chǎn)尤其是軸承專用塑料品種的研發(fā)和生產(chǎn)起步較晚，與國外有較大的差距。我國的工程塑料及特種工程塑料不少品種還主要依靠進口，有的所謂“戰(zhàn)略物資”國外對我國仍實行封鎖，這在一定程度上制約了我國塑料軸承的發(fā)展。
塑料在軸承中應(yīng)用需注意的問題
1、塑料軸承特性
塑料的不少性能特點與金屬相比使其在軸承中獲得了廣泛的應(yīng)用
但塑料一些固有的特性也使其在軸承中應(yīng)用時不得不要給予充分的考慮。如強度相對較低、硬度較差，熱膨脹系數(shù)比金屬大得多，導(dǎo)熱系數(shù)低，導(dǎo)熱性差，熱變形溫度低，
有的塑料耐酸堿性能相對較差，還有高溫蠕變等問題，有的塑料耐油性差等，
2、配合精度
在GB和ISO標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了軸承的精度等級，除普通精度P0級外，還有P6、P5、P4級，精度依次提高，這一標(biāo)準(zhǔn)只適用于鋼軸承和陶瓷軸承而不適用于塑料軸承。塑料軸承的精度與上兩類軸承相比相對較低。
3、游隙值的設(shè)定和控制
滾動軸承運轉(zhuǎn)中的內(nèi)部游隙值的大小，對其疲勞壽命、振動噪音、溫升等軸承性能影響很大。所謂游隙值是指軸承內(nèi)圈（或外圈）一方固定，將另一方的套圈上下或左右方向移動的移動量。
對鋼軸承和陶瓷軸承的游隙值國家有相關(guān)規(guī)定。但對內(nèi)，外圈或內(nèi)、外圈滾動體全部是塑料制造的，該規(guī)定不適用，這可能是因為塑料的熱性能較差，使游隙值較大而且難以控制的原因。
4、 使用塑料軸承時其徑向配合間隙比金屬軸承要大
例如對碳纖維填充的PTFE而言，通常取軸承內(nèi)徑間隙為(0.006-0.015)D，D為軸徑(mm)。
一般情況下，總徑向間隙不得小于0.1mm(當(dāng)D<10mm時，其間隙值可小于0.1mm)，這樣可避免軸承因材料膨脹而抱死。
5、 熱膨脹系數(shù)的大小與制品精度
一般熱膨脹系數(shù)的降低會使材料的成型收縮率減少、制品精度提高，因此為減少塑料軸承的游隙值，提高配合精度，必須使材料的熱膨脹系數(shù)降低。
另外需注意的是對纖維增強塑料而言，由于纖維在流動方向的取向，使流動方向上的熱膨脹系數(shù)要大于垂直方向，產(chǎn)生各向異性，使制品撓曲，尺寸穩(wěn)定性變差。
塑料的硬度與剛性密切關(guān)聯(lián)
相對運動的零件要有較高的剛性和一定的硬度差，金屬軸承其內(nèi)、外圈與滾動體， 滾動體與保持架的材質(zhì)之間均有一定的硬度差。這對塑料軸承來說，也有同樣的要求。
塑料與不同材料配合時會產(chǎn)生不同類型的磨損
當(dāng)嚙合材料為金屬時，與較硬金屬（如鋼）配合時磨損較小，而與較軟金屬（如黃銅、鋁合金等）配合時磨損較大。如金屬表面不平則會產(chǎn)生“剝蝕磨損”；、如金屬表面很光滑，則會產(chǎn)生“粘著磨損”。
當(dāng)嚙合材料為異種樹脂時，粘著磨損一般會較大，其程度視品種而異，如PBT、PA與POM親合性差，不易產(chǎn)生粘著磨損，而ABS、PP與POM則易產(chǎn)生粘著磨損。
當(dāng)嚙合材料為同種樹脂時，其摩擦磨損特性要比與金屬或異種樹脂配合時要差得多，粘著磨損要大得多，這一方面是因硬度差不夠，另一方面是因為樹脂的耐熱性較差，導(dǎo)熱性比金屬低，尤其是在高壓下滾動，滑動面產(chǎn)生異常高溫而出現(xiàn)蠕變，硬度下降，大大促進了粘著，同時很容易發(fā)出刺耳噪音甚至抱死。
同類材料之間沒有足夠的硬度差，易導(dǎo)致相對運動時有較大的摩擦，產(chǎn)生的大量摩擦熱積蓄在摩擦面上，而使樹脂軟化甚至熔融，使摩擦阻力進一步擴大；而樹脂與金屬之間存在有硬度差，同時摩擦系數(shù)較小，金屬易于導(dǎo)熱，使積蓄在摩擦面上的熱量耗散而減少，從而使樹脂軟化或熔融要發(fā)生在更高的載荷或更快速度之下。
在金屬軸承中，滾動體的硬度一般比內(nèi)外圈高，這對于減少摩擦磨損，提高軸承使用壽命和承載能力是有利的。目前在塑料軸承中，滾動體很少采用塑料，剛性或硬度差不夠也許是一個重要的原因。
降低塑料軸承摩擦磨損問題
1、通常對高分子材料的摩擦磨損特性用摩擦系數(shù)、比磨耗率、臨界PV值和噪音等指標(biāo)來評價。
2、在塑料中一般POM、PA66、UHMWPE、PTFE、PEEK等材料的耐磨性較好，但作為摩擦付使用時，其摩擦系數(shù)仍較高， 比磨耗率較大， 臨界PV值也較低，甚至?xí)l(fā)生刺耳噪音。
3、一般材料的摩擦系數(shù)小，自潤滑性也好。具備自潤滑性的條件是分子間的凝聚力要小，分子結(jié)構(gòu)中原子呈對稱排列。另外潤滑性能與潤滑條件有關(guān)。
4、從耐磨耗性來看，UHMWPE、PA、POM、PTFE等樹脂均優(yōu)于碳鋼和黃銅。 為降低樹脂的摩擦系數(shù)和磨耗量，除選用摩擦系數(shù)小的樹脂，改善潤滑條件外，還可以通過在樹脂中填充耐磨填料，如PTFE、UHMWPE、石墨、MoS2、潤滑油、青銅粉等以及用GF、CF等纖維增強一系列改性措施。
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