自潤滑關節軸承摩擦磨損性能研究

摘要：文章在近些年來國內外對自潤滑關節軸承的摩擦磨損進行的研究成果的基礎上，進行分析總結。對于環境不同的軸承的摩擦磨損的原理不同，同時，對于自潤滑關節軸承摩擦磨損現象的影響因素進行了分別的研究，并對分析中存有的問題以及發展的趨勢進行論述。

關鍵詞：自潤滑關節；軸承摩擦磨損；軸承性能

中圖分類號：TH133 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0029-02

目前，我國的軸承的需求量大大增加，一些大型的以及中小型的企業開始大力發展關節軸承的制造。不僅在樣式、結構、種類方面都有了很大的發展，變得越來越豐富式的發展。同時，隨著我國目前的制造質量的提高，產品出口到國外的數量也逐年增加。另外，目前我國的航空、航天技術越來越發達，軸承的應用也越來越多，其質量要求也越來越高。但是，一些高科技在應用到軸承的時候，由于其承受的擺動以及扭曲的動作，很容易由于兩側的相互作用而導致摩擦力變大，有時會出現僵硬的情況。在這些應用到自潤滑關機的軸承中，如果摩擦效果失靈以后，會產生嚴重的損失。因此，很多國內外的專家就這一問題進行深入的研究和探討。本文從環境的溫度、速度、材料等方面指出自潤滑關節軸承摩擦磨損的因素分析，同時對目前的自潤滑關節軸承摩擦磨損性能存在的幾方面的問題以及其日后的發展方向做出一定的分析。

1 影響自潤滑關節軸承摩擦磨損性能的因素

對于軸承的自潤滑關節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，它主要受到環境的溫度、速度、載荷、襯墊材質等因素影響。其中，環境的溫度對其的影響最為重大。

1.1 速度

關節軸承有著其特有的擺動的方向，由于自潤滑關節軸承的摩擦磨損性能的不同，導致了軸承的擺動的速度。假設在溫度、擺幅和載荷等條件都一樣的前提下，對三種不同的擺頻來做實驗，所得結果如圖1所示。我們可以看到，當擺頻在P1和P2的時候，其摩擦的系數是類似的，而且P2較P1略高一些，同時在第八百次搖擺的時候，其系數抵達第一個高峰，也許這種現象和轉動膜以及自由磨相互反應生成的摩擦面有著一定的關聯。跟隨著其繼續摩擦，顆粒進入到襯墊的表面中，P值逐漸減少。由此可得出，擺動的頻率越來越高，其摩擦的數值就會變得越來越高。

1.2 載荷

由于自潤滑軸承關節的特殊性，其擺動方式也不同于其他的軸承運動，它的摩擦磨損程度受到其載荷的影響。有關專家做的實驗表明，隨著載荷的不斷增加，自潤滑關節軸承的摩擦磨損的性能會有所增大。當載荷在30kn的時候一開始時摩擦系數要小于載荷20kn，隨著擺動不斷的增多，又會比20kn的時候有所增高，隨著擺動的次數不斷在增加，會有一些黑色的屑出現，這個時候對物體的磨損程度也會加大。此時磨損的程度會變得特別的嚴重，隨著繼續加大載荷，其摩擦損壞度會越來越嚴重，同時也會出現特別的起伏變化。由上也就得出結論，隨著載荷的增大，磨損的系數的降低速度會變慢，當運行到33小時以后其摩擦系數變得守恒，速度越快，磨損就越嚴重。在第五到十二小時的時候又回歸到守恒的數值。

1.3 襯墊材料

軸承在進行轉動的過程中，其內外圈和襯墊相互摩擦來運行，因此，對于不同材料的襯墊對于其摩擦磨損性能有著非常重要的影響作用。對不同的襯墊材料有著深入的了解，對加強軸承的摩擦能力、延長其使用壽命有著重要的意義。

1.3.1 PTFE復合材料：相關專家指出，復合材料的摩擦主要有兩種方式：粘著摩擦以及磨粒摩擦。對于其內部的材質的構成不同，其對于復合材料的摩擦性能也不同。當在符合材料中的FEP的含量在百分之十到百分之三十五的時候，對于復合材料的性能有著重要的提升能力，能夠將兩者進行合理的融合。其中，相混合的材料比單一材料對于提高其摩擦能力更有效，這主要是由于各種材料之間發生的共同作用的功效導致。

1.3.2 PTFE編織材料：PTFE編織材料的摩擦磨損性能較高，有相關研究數據表明它是目前為止摩擦系數較低的材料，其耐磨損摩擦的效果非常良好。當它和金屬物體來摩擦的時候，它的溫度越來越高，剪段的韌度變小，使得PTEF材料的內部成分粘在表層上，移動到金屬的表層同時將其存在的坑填上，這就是其表現出的較低的摩擦系數的原因。

由上述論述，我們發現，軸承的襯墊材料的選擇對于其摩擦磨損的性能有著非常重要，也是關鍵的決定影響作用；復合材料或者編織材料對于自潤滑關節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重要的原因，才能加深對其的認識層次和程度，才能夠有效地采取相應措施，加強對于自潤滑軸承的摩擦磨損性能。

2 存在的問題和研究展望

目前，我國對于自潤滑關節軸承的摩擦磨損的性能研究進入到了一個深的層面，同時，也還有相當一部分研究不夠成熟，還存在著一些問題。比如在進行試驗時對關節軸承試驗機的實踐提供不足，讓一大部分新開發的自潤滑關節軸承的產品不能夠真正地進入到實踐的制造和使用中來，對進行開發新的產品造成了很大的不便；各種的材質在各種的條件下的摩擦情況還應該有進一步的提升，當前，我們進行的研究一般都僅是單種的材質在單調的氛圍下進行的研發，不能夠很好地進行多角度、多方面的進一步開發。因此，在接下來的開發試驗時，一定要針對現實中出現的具體問題，針對具體出現的問題，有針對性地進行產品的研制和制造開發，對于軸承行業的未來發展有著非常重要的意義。下面來論述一下今后的軸承研究的未來發展趨勢和方向。

2.1 特殊工況下自潤滑關節軸承摩擦學特性研究

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

義的。

2.2 自潤滑關節軸承摩擦副材料的開發

隨著經濟的提高，對于產品的要求也有了新的要求，并且對于自潤滑關節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、優良的磨損度、優質的抗疲勞能力以及良好的噪聲。比如現在的復合材料，雖然它的摩擦系數較低，但是其韌度還達不到目標，應當采取措施將其與其他相應的材料進行融合才能夠產生良好的效果。對于各種材料都應當進行進一步的優化和提高，才有利于軸承的真正地優良的效果。

2.3 高頻擺動下自潤滑關節軸承磨損量的在線動態測量方法研究

做過相關實驗的人都有這樣的感受，在速度較慢的擺動下，還比較容易進行擺動的直接觀察和記錄，而當擺動的頻率達到一定的高度的時候，對于數據的測量有了很大的難度，而且隨著頻率的提高，也會產生較強的震動，這對于實際的檢測測量也帶來了相當大的影響。因此，要對這一方面的研究進行進一步的分析和創新。

3 結語

隨著社會經濟的不斷提高，關節軸承在科技不斷發展的今天的需求量也越來越高，對其質量的要求也越來越高。因此，專家以及軸承的制造者應當本著為人民利益著想、為社會的經濟化發展做貢獻的態度，進行合理的、科學的提高自潤滑關節軸承摩擦磨損的性能方面。這就需要對于軸承的襯墊材料的選擇、速度、環境的溫度等都有一個科學的認識以及合理的選擇，才能夠保證其制造的

質量。

參考文獻

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作者簡介：許鋼（1970—），男，臺灣臺南人，福建龍溪軸承（集團）股份有限公司關節軸承研究所工程師，研究方向：關節軸承有限元、鋼構關節軸承節點設計。