軸承作為現(xiàn)代化機(jī)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(chēng)為機(jī)械的“關(guān)節(jié)”。在工農(nóng)業(yè)、國(guó)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(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都直接或間接的影響著主機(jī)設(shè)備的運(yùn)行,同時(shí)軸承工業(yè)的發(fā)展還密切關(guān)系著我國(guó)重大技術(shù)裝備的制造水平和機(jī)械設(shè)備的出口能力。近幾年我國(guó)的軸承出口貿(mào)易額呈逐年攀升趨勢(shì),軸承出口也成為拉動(dòng)國(guó)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(jí)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(lèi)逐漸豐富,其成品優(yōu)勢(shì)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(shí)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(guó)在開(kāi)始生產(chǎn)
1883年,德國(guó)建立了世界首家軸承企業(yè)(FAG喬治沙佛公司)
1889年,美國(guó)開(kāi)辦ND軸承廠(現(xiàn)為通用汽車(chē)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(shì):
①陶瓷材料耐腐性強(qiáng),因此陶瓷軸承幾乎不怕腐蝕,可以在布滿(mǎn)腐蝕性介質(zhì)的特殊惡劣環(huán)境下作業(yè)。
②陶瓷滾動(dòng)軸承上由于陶瓷滾動(dòng)小球的密度比鋼低,所以重量更輕,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)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(zhǎng)。
③陶瓷材料受熱脹冷縮的影響比金屬小,合理安排各個(gè)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(yùn)作。
④全陶瓷軸承的疲勞壽命比全鋼軸承長(zhǎng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(rùn)滑油運(yùn)轉(zhuǎn)的陶瓷軸承在油變稀或缺少的情況下,潤(rùn)滑性能仍不會(huì)低于傳統(tǒng)鋼軸承常用的傳統(tǒng)潤(rùn)滑劑。
劣勢(shì):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(shì):金屬軸承的最大優(yōu)勢(shì)在于加工方便、相對(duì)于陶瓷、工程塑料軸承來(lái)說(shuō)加工成本,價(jià)格優(yōu)勢(shì)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(shì):使用壽命短,運(yùn)行時(shí)所需潤(rùn)滑油消耗較大
(三)工程塑料軸承
優(yōu)勢(shì):
①成品密度低,體積輕,高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的起動(dòng)力矩小,還能減低轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)中。
②其制備方式為開(kāi)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(jì)產(chǎn)品的靈活性大,可被設(shè)計(jì)成較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式,整體上經(jīng)濟(jì)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(rùn)滑作用,可滿(mǎn)足不能夠使用潤(rùn)滑油的工程狀態(tài)(例如:食品、包裝、醫(yī)療機(jī)械等),產(chǎn)品維護(hù)成本低。
④具有耐磨、低摩擦、抗咬合性等特點(diǎn),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(yùn)行中可大幅度減少運(yùn)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(mǎn)足多數(shù)工程狀態(tài)的運(yùn)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(lái)增強(qiáng)韌性,由此加大韌性來(lái)增強(qiáng)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(shì):工程塑料軸承的劣勢(shì)在于機(jī)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(guó)外,我國(guó)對(duì)工程塑料軸承的研發(fā)使用起步時(shí)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(jì),近五年來(lái),國(guó)內(nèi)通用的PC、POM、PA、熱塑性樹(shù)脂、改性聚苯醚等五大工程塑料和市場(chǎng)需求量一直保持30.3%的高速增長(zhǎng),不過(guò)我國(guó)對(duì)軸承用工程塑料的原材料進(jìn)口依賴(lài)性強(qiáng),相關(guān)塑料企業(yè)若能把握住市場(chǎng)良機(jī),洞察行情,大力開(kāi)發(fā)相關(guān)軸承產(chǎn)品,前景可觀。