軸承作為現(xiàn)代化機械設(shè)備中一種重要的零部件,屬于精密產(chǎn)品,常被人們稱為機械的“關(guān)節(jié)”。在工農(nóng)業(yè)、國防軍科、家電等領(lǐng)域中,軸承的精度、性能、壽命、可靠性及各項經(jīng)濟指標(biāo)都直接或間接的影響著主機設(shè)備的運行,同時軸承工業(yè)的發(fā)展還密切關(guān)系著我國重大技術(shù)裝備的制造水平和機械設(shè)備的出口能力。近幾年我國的軸承出口貿(mào)易額呈逐年攀升趨勢,軸承出口也成為拉動國內(nèi)軸承工業(yè)快速發(fā)展的重要因素之一。軸承材料的發(fā)展也呈現(xiàn)高級化、復(fù)合化、多樣化,其中金屬軸承材料就包括高碳鉻鋼、滲碳鋼、不銹鋼、耐熱鋼、工具鋼等材料,非金屬材料有陶瓷、工程塑料、石墨和碳纖維等。軸承材質(zhì)的種類逐漸豐富,其成品優(yōu)勢各有不同,本文就金屬、工程塑料、陶瓷這三種種材質(zhì)的軸承特性做逐一介紹。
軸承發(fā)展的時間軸(世界軸承工業(yè)興起于19世紀(jì)末到20世紀(jì)初)
1880年,最早的軸承由英國在開始生產(chǎn)
1883年,德國建立了世界首家軸承企業(yè)(FAG喬治沙佛公司)
1889年,美國開辦ND軸承廠(現(xiàn)為通用汽車軸承公司)
1910年,瑞典SKF向日本提供軸承樣品
1914年,日本NSK成立
1918年,日本NTN成立
……
優(yōu)勢:
①陶瓷材料耐腐性強,因此陶瓷軸承幾乎不怕腐蝕,可以在布滿腐蝕性介質(zhì)的特殊惡劣環(huán)境下作業(yè)。
②陶瓷滾動軸承上由于陶瓷滾動小球的密度比鋼低,所以重量更輕,轉(zhuǎn)動時對外圈的離心作用可降低40%,從而產(chǎn)品的使用壽命可以大大延長。
③陶瓷材料受熱脹冷縮的影響比金屬小,合理安排各個陶瓷軸承間的間隙可以將軸承應(yīng)用在溫差變化起伏較大的環(huán)境中運作。
④全陶瓷軸承的疲勞壽命比全鋼軸承長10~50倍,混合陶瓷軸承壽命則比全鋼軸承的壽命高3~5倍左右,在使用壽命上陶瓷軸承遠遠高于金屬軸承。
⑤陶瓷軸承的耐磨性、彈性模量高于金屬軸承,摩擦系數(shù)低所以添加潤滑油運轉(zhuǎn)的陶瓷軸承在油變稀或缺少的情況下,潤滑性能仍不會低于傳統(tǒng)鋼軸承常用的傳統(tǒng)潤滑劑。
劣勢:制備陶瓷軸承成品的加工方法要求高,成本高,這在很大程度阻礙了陶瓷軸承的普及性應(yīng)用。
(二)金屬軸承
優(yōu)勢:金屬軸承的最大優(yōu)勢在于加工方便、相對于陶瓷、工程塑料軸承來說加工成本,價格優(yōu)勢明顯;其次耐沖性能好,金屬材料品種多樣,適用于大部分常規(guī)軸承設(shè)備的應(yīng)用需求。
劣勢:使用壽命短,運行時所需潤滑油消耗較大
(三)工程塑料軸承
優(yōu)勢:
①成品密度低,體積輕,高速運轉(zhuǎn)時的起動力矩小,還能減低轉(zhuǎn)動的能耗,適合應(yīng)用于現(xiàn)代化的輕量型結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計中。
②其制備方式為開模注塑成型法,成品的生產(chǎn)周期短,速度快,制造成本低,且設(shè)計產(chǎn)品的靈活性大,可被設(shè)計成較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式,整體上經(jīng)濟性好,便于大批量、規(guī)模化生產(chǎn),能夠提升生產(chǎn)效率,節(jié)約制造成本。
③工程塑料軸承本身具備出色的自潤滑作用,可滿足不能夠使用潤滑油的工程狀態(tài)(例如:食品、包裝、醫(yī)療機械等),產(chǎn)品維護成本低。
④具有耐磨、低摩擦、抗咬合性等特點,可以根據(jù)所需成本的需要加入耐磨元素,將摩擦系數(shù)降到更低,由此摩擦熱的降低能夠維持更好的使用性能。
⑤基于自身的材質(zhì)特性工程塑料軸承擁有緩震減振的使用性能,運行中可大幅度減少運轉(zhuǎn)噪音的出現(xiàn),能被應(yīng)用至特殊環(huán)境中。
⑥具有穩(wěn)定的高耐熱性和穩(wěn)定的規(guī)格尺寸,溫差區(qū)間一般在-250℃~ 320℃,可滿足多數(shù)工程狀態(tài)的運行溫度。
⑦工程塑料軸承的制備靈活性高,能按照不同性能所需選取不一樣的原材料來增強韌性,由此加大韌性來增強產(chǎn)品的抗沖擊、抗斷裂性,同理也可以加大剛度提升硬度標(biāo)準(zhǔn)。
劣勢:工程塑料軸承的劣勢在于機械性能差,轉(zhuǎn)速較低、載荷低,并且不耐高溫,高溫承受上限低。
相比于國外,我國對工程塑料軸承的研發(fā)使用起步時間較晚,在原料生產(chǎn)、產(chǎn)品應(yīng)用方面都比較欠缺。但據(jù)有關(guān)方面的不完全統(tǒng)計,近五年來,國內(nèi)通用的PC、POM、PA、熱塑性樹脂、改性聚苯醚等五大工程塑料和市場需求量一直保持30.3%的高速增長,不過我國對軸承用工程塑料的原材料進口依賴性強,相關(guān)塑料企業(yè)若能把握住市場良機,洞察行情,大力開發(fā)相關(guān)軸承產(chǎn)品,前景可觀。