【軸承網(wǎng)】
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)代滾動軸承技術發(fā)展過程中，為提高軸承的承載能力，對其進行優(yōu)化設計，采用新材料新技術。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。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)設計和使用要求進行有針對性的改性以提高其相應的性能，加工方便，可直接注塑成型復雜的結(jié)構，提高了設計的靈活性和自由度，這一切為塑料在滾動軸承中的應用提供了技術和經(jīng)濟上的可行性。
塑料在滾動軸承中的應用概況自1930年以熱固性樹脂制成的軸承首次面市以來，在軸承領域里各種聚合物和以聚合物為主的各種混合物的應用不斷增加，應用范圍也不斷擴大。塑料在軸承保持架上獲得應用第二次世界大戰(zhàn)后，瑞典SKF軸承公司用PA66成功制作了“0”類軸承塑料保持架；上世紀70代美國鐵姆肯軸承公司對汽車前輪主軸圓錐軸承采用PA66保持架進行了系統(tǒng)的試驗和研究，行車試驗16萬公里以上，尼龍保持架良好無損，證明了其性能壽命優(yōu)于鋼保持架。應用塑料保持架最為突出的是德國。
SKF公司在上世紀80年代，己有70％圓柱滾子軸承和80％的新一代圓柱滾子軸承都采用了塑料保持架；FAG軸承公司在它為每輛汽車提供的50多套軸承中絕大多數(shù)采用了塑料保持架，“E”型對稱球面滾子軸承(D≤320mm)100％采用PA66/GF保持架，滾子加長數(shù)量增多，從而使軸承承載能力提高了7％-37％，使用溫度為-60-+120℃。SKF公司在有高速、高溫，化學侵蝕要求的場合，已廣泛使用PEEK/GF。為了滿足汽車領域極為苛刻的應用需要，SKF的工程師在深槽滾珠軸承的設計中開始轉(zhuǎn)而使用VICTREXPEEK等高性能聚合材料我國應用塑料保持架起步于上世紀60年代中期。
上世紀80年代，在國外各類軸承結(jié)構的塑料保持架都在興起并廣泛應用的影響下，國內(nèi)也有不少單位慎重開展了塑料保持架的研究開發(fā)和應用工作，并在軍品軸承和一些專用軸承中獲得較好的應用。另外在電機軸承、軋機軸承、冷凍機軸承、直線運動軸承、重大型軸承等方面，塑料保持架也逐步得到應用。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。
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用。塑料在滾動軸承中應用的進一步拓展塑料在軸承保持架的廣泛應用，己突顯了塑料在滾動軸承中應用的優(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)及應用范圍的延伸，為塑料在滾動軸承中的應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，為其在軸承中的應用提供了有力技術支撐在國外，塑料軸承發(fā)展很快，應用范圍也較廣泛，這首先得益于塑料的發(fā)展。據(jù)報道，美國TIMKEN軸承公司研發(fā)了一種先進的軸承材料，這是繼NSK軸承公司開發(fā)塑料軸承材料和SKF軸承公司研發(fā)高性能的汽車塑料軸承保持架之后又一個新發(fā)展。
日本精工在2005年通過優(yōu)化PA原材料分子量、GF直徑以及與GF的混合比例等，將材料的剛性和拉伸強度分別比以前應用的材料提高了70％和45％，從而提高了材料的承載能力和抗蠕變性能，這對于提高軸承的性能提供了有力的技術支撐。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。塑料在軸承中應用需注意的問題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用，但塑料一些固有的特性也使其在軸承中應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，導熱系數(shù)低，導熱性差，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，下面就有關一些問題提出我們的看法。配合精度在GB和ISO標準中規(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，這一標準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。游隙值的設定和控制是決定軸承精度非常重要的指標。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。
同樣，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。熱膨脹系數(shù)的大小與制品精度密切相關。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。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。塑料的硬度與剛性密切關聯(lián)。凡能提高材料剛性的措施都有提高硬度的效果。塑料與不同材料配合時會產(chǎn)生不同類型的磨損。當嚙合材料為金屬時，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P