塑料滑动轴承综合性能测试系统研制
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机 上获得 的测试 数 据 ， 没有 考 虑 实 际轴 承 工作 时 的
提供 ， 过 Ｖ带 传 动 ３ 动力 轴 ８ 联 轴 器 ９ 驱 动试 通 、 、 、 验 轴 １ 照所 需 要 的转 速 旋 转 。为方 便 拆 卸 和更 ０按
换试 验 轴 承 １ ， 验 轴 的轴 承 座 １ 装 在导 轨 １ １试 ６安 ７
摘要
研制 了自润滑塑料 滑动轴承综合性能测试 系统并对聚四氟 乙烯 （ｒ Ｅ 基复合材料 滑动轴 承进行 了实际 Ｐｒ ） Ｆ
测试。该 系统能够 实现滑动轴承 工作过程 中载荷 、 度、 面温度 、 擦 力信 号的在 线测量并计 算摩擦 系数和 工作 速 表 摩
Ｐ Ｖ值 ， 用该 系统可以完成不同设计参数的塑料滑动轴承综合性能和承载 能力测试 与评价 。 利
上 ， 以沿轴 向依 次将 试 验 轴 的右 侧轴 承座 和试 验 可
轴 承 向右取 出 。轴 承 工 作 载 荷 通 过 微 型空 气 压 缩 机、 压力 调节 阀和气 缸 １ ２由径 向施加 。
配副 、 等条件 的影 响 ， 工况 因此许多 重要设 备往 往 由 于设计参 数不合 适 ， 致轴 承 过 度磨 损 或 润 滑性 能 导 无 法满 足要求 ， 而缩 短 设 备 维护 周 期 。笔 者研 制 进 了塑料 滑动 轴 承 综 合 性 能 测试 系 统 并 对 芳 纶 增 强 ＰＦ Ｔ Ｅ基 复合材料 轴 瓦的综合 性能进 行 了测 试 。
１ 塑料 滑动轴 承的 设计理论 和对 测试 系统的 要求
１ １ 塑料 滑 动轴承 主要 失效形 式和设计 参数 ．
自润滑 轴承 的轴 瓦必须 由 自身具 备 足够强 度和 润 滑性 的材料制 造 ， 保证 轴承 有足够 的承 载能力 、 低
摩 擦系数 和低磨 损率 。 自润 滑塑料 轴承 的主要 失效
ｌ一气缸 ；１一力传感器 ；１一 测摩擦力摆杆 ； ２ ３ ４
１一 试 验 轴 支 撑 轴 承 ；１一 轴 承座 ；１一 导轨 ；１一 底 座 ５ ６ ７ ８ 图 １ 自润 滑 滑 动 轴 承 实验 台结 构 示 意 图
承间 隙。主要参 数 的取 值 区间可 以从 设计 手册 中获 得， 但重 要场合 下经 常需要通 过试验 来确定 。
２ １ 系统基 本结构 与工 作原理 ．
高分子 复合材料 的迅 猛 发 展 ， 人们 开发 出 了许 多具 备优 良力学性 能 的塑料合金 并将其 在工业 领域 中广 泛用作 自润 滑滑 动 轴承 材 料 。聚 四 氟 乙烯 （ Ｔ Ｅ） ＰＦ 基 复 合 材料 、 酰 亚 胺 （ Ｉ 基 复 合 材 料 Ｊ 聚 聚 Ｐ） 、 醚醚酮 （ Ｅ Ｋ） Ｐ Ｅ 基复 合材 料 等都 作 为 滑动 轴 承材
关键词 塑料 滑 动 轴承 性 能测 试
随着 环境保 护 要求 的不 断提 高 ， 业设 备 对 于 工 润滑油脂 的泄漏 限 制 日渐 苛 刻 ， 无油 自润 滑 轴承 因 此 受到广 泛青 睐 。另 外在需 要免维 护或较 长维 护周 期 的设备 中也希 望能够 采用 无油 自润滑轴 承 。随着
形 式包括过 量 塑性 流动 或 蠕变 、 过度 磨 损 和 过度 生 热， 相应设 计准则 包括 静强度 准则 、 耐磨性 准则 和耐
热 性准 则。 自润 滑塑料 滑动轴 承 主要参数包 括 宽径 比和轴
１ 光 电测 速 器 ； 一 测 速 盘 ； 一 Ｖ带 传 动 ； 一 轴 承 端 盖 ； 一 ２ ３ ４ ５ 轴 承 座 ； 一 轴 承 座 夹 持 单元 ； 一 动力 头 支 撑 轴 承 ； 一 ６ ７ ８ 动 力 轴 ； 一 联 轴 器 ；１一 试验 轴 ；１一 试 验 轴 承 ； 一 ９ ０ １
轴 承 间隙 的轴 承实 验 ； 同时定 量 获 取轴 承实 验 过程
中的压力 （ 、 Ｐ）速度 （ ）ＰＶ值 和轴 承 温 升 ； Ｖ 、 测定 轴 承 实验后 的磨 损率 ； 后 综合 评 价 轴 承 材料 的性 能 最
和指导 轴承设计 。 ２ 测试 系统 工作原 理及 相关参 数选择
料在不 同工况 下得到 成功应及 传 动部 分 、 动加 载部 气 分、 信号 获取 与显示 仪表 部分 、 据采集 与处 理软件 数
４部 分组成 。 系 统主要 机械结 构如 图 １ 示 。动力 由电动机 所
时 ， 瓦 材料 的机 械 强 度 、 轴 耐磨 性 、 承载 Ｐ Ｖ值 及 线 膨 胀系数 等参数 都是 重要 的选择依 据 。而机械 工程 师从手册 中所 能获取 的相关 参数都 只是在 标准试 验
根据 自润滑 塑料 滑 动轴 承 的基 本 设计 理 论 ， 塑 料 滑动轴 承 的实验系统 必须 能够完成 不 同宽径 比和
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工程塑料应用
２０ ０ ７年 ， ３ 第 ５卷 ， ８ 第 期
滑 动轴 承 的摩 擦 系数 时 忽 略 加 载 接 触 面 的滚 动摩
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乐， ： 料滑动轴 瓜综合性能测试系统研制
６ ３
塑料 滑 动轴 承 综 合性 能测 试 系统研 制 术
古 乐 孟庆 鑫 刘 先科 ，
（ ． 尔滨 工 程 大 学 机 电 工程 学 院 ， 尔 滨 １哈 哈 １００ ； ２ 哈 尔滨 工业 大 学 机 电工 程 学 院 ， ５ ０ １ ． 哈尔 滨 １０ ０ ） ５ ０ １
１２ 对 测试 系统的基 本要 求 ．
为 测量试 验轴 承 工 作 时 的摩 擦力 矩 ， 在加 载 接 触 处采 用双滚 动轴 承接触 结 构 ， 图 ２ 示 。 算 如 所 计
哈 尔 滨 市 青年 科 学 基 金 资 助 项 目（０ ４ Ｆ Ｘ ０５） ２０ Ａ Ｑ Ｊ １
收 稿 日期 ：０ ７０ —８ ２ ０ —５２
提供 ， 过 Ｖ带 传 动 ３ 动力 轴 ８ 联 轴 器 ９ 驱 动试 通 、 、 、 验 轴 １ 照所 需 要 的转 速 旋 转 。为方 便 拆 卸 和更 ０按
换试 验 轴 承 １ ， 验 轴 的轴 承 座 １ 装 在导 轨 １ １试 ６安 ７
摘要
研制 了自润滑塑料 滑动轴承综合性能测试 系统并对聚四氟 乙烯 （ｒ Ｅ 基复合材料 滑动轴 承进行 了实际 Ｐｒ ） Ｆ
测试。该 系统能够 实现滑动轴承 工作过程 中载荷 、 度、 面温度 、 擦 力信 号的在 线测量并计 算摩擦 系数和 工作 速 表 摩
Ｐ Ｖ值 ， 用该 系统可以完成不同设计参数的塑料滑动轴承综合性能和承载 能力测试 与评价 。 利
上 ， 以沿轴 向依 次将 试 验 轴 的右 侧轴 承座 和试 验 可
轴 承 向右取 出 。轴 承 工 作 载 荷 通 过 微 型空 气 压 缩 机、 压力 调节 阀和气 缸 １ ２由径 向施加 。
配副 、 等条件 的影 响 ， 工况 因此许多 重要设 备往 往 由 于设计参 数不合 适 ， 致轴 承 过 度磨 损 或 润 滑性 能 导 无 法满 足要求 ， 而缩 短 设 备 维护 周 期 。笔 者研 制 进 了塑料 滑动 轴 承 综 合 性 能 测试 系 统 并 对 芳 纶 增 强 ＰＦ Ｔ Ｅ基 复合材料 轴 瓦的综合 性能进 行 了测 试 。
１ 塑料 滑动轴 承的 设计理论 和对 测试 系统的 要求
１ １ 塑料 滑 动轴承 主要 失效形 式和设计 参数 ．
自润滑 轴承 的轴 瓦必须 由 自身具 备 足够强 度和 润 滑性 的材料制 造 ， 保证 轴承 有足够 的承 载能力 、 低
摩 擦系数 和低磨 损率 。 自润 滑塑料 轴承 的主要 失效
ｌ一气缸 ；１一力传感器 ；１一 测摩擦力摆杆 ； ２ ３ ４
１一 试 验 轴 支 撑 轴 承 ；１一 轴 承座 ；１一 导轨 ；１一 底 座 ５ ６ ７ ８ 图 １ 自润 滑 滑 动 轴 承 实验 台结 构 示 意 图
承间 隙。主要参 数 的取 值 区间可 以从 设计 手册 中获 得， 但重 要场合 下经 常需要通 过试验 来确定 。
２ １ 系统基 本结构 与工 作原理 ．
高分子 复合材料 的迅 猛 发 展 ， 人们 开发 出 了许 多具 备优 良力学性 能 的塑料合金 并将其 在工业 领域 中广 泛用作 自润 滑滑 动 轴承 材 料 。聚 四 氟 乙烯 （ Ｔ Ｅ） ＰＦ 基 复 合 材料 、 酰 亚 胺 （ Ｉ 基 复 合 材 料 Ｊ 聚 聚 Ｐ） 、 醚醚酮 （ Ｅ Ｋ） Ｐ Ｅ 基复 合材 料 等都 作 为 滑动 轴 承材
关键词 塑料 滑 动 轴承 性 能测 试
随着 环境保 护 要求 的不 断提 高 ， 业设 备 对 于 工 润滑油脂 的泄漏 限 制 日渐 苛 刻 ， 无油 自润 滑 轴承 因 此 受到广 泛青 睐 。另 外在需 要免维 护或较 长维 护周 期 的设备 中也希 望能够 采用 无油 自润滑轴 承 。随着
形 式包括过 量 塑性 流动 或 蠕变 、 过度 磨 损 和 过度 生 热， 相应设 计准则 包括 静强度 准则 、 耐磨性 准则 和耐
热 性准 则。 自润 滑塑料 滑动轴 承 主要参数包 括 宽径 比和轴
１ 光 电测 速 器 ； 一 测 速 盘 ； 一 Ｖ带 传 动 ； 一 轴 承 端 盖 ； 一 ２ ３ ４ ５ 轴 承 座 ； 一 轴 承 座 夹 持 单元 ； 一 动力 头 支 撑 轴 承 ； 一 ６ ７ ８ 动 力 轴 ； 一 联 轴 器 ；１一 试验 轴 ；１一 试 验 轴 承 ； 一 ９ ０ １
轴 承 间隙 的轴 承实 验 ； 同时定 量 获 取轴 承实 验 过程
中的压力 （ 、 Ｐ）速度 （ ）ＰＶ值 和轴 承 温 升 ； Ｖ 、 测定 轴 承 实验后 的磨 损率 ； 后 综合 评 价 轴 承 材料 的性 能 最
和指导 轴承设计 。 ２ 测试 系统 工作原 理及 相关参 数选择
料在不 同工况 下得到 成功应及 传 动部 分 、 动加 载部 气 分、 信号 获取 与显示 仪表 部分 、 据采集 与处 理软件 数
４部 分组成 。 系 统主要 机械结 构如 图 １ 示 。动力 由电动机 所
时 ， 瓦 材料 的机 械 强 度 、 轴 耐磨 性 、 承载 Ｐ Ｖ值 及 线 膨 胀系数 等参数 都是 重要 的选择依 据 。而机械 工程 师从手册 中所 能获取 的相关 参数都 只是在 标准试 验
根据 自润滑 塑料 滑 动轴 承 的基 本 设计 理 论 ， 塑 料 滑动轴 承 的实验系统 必须 能够完成 不 同宽径 比和
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２０ ０ ７年 ， ３ 第 ５卷 ， ８ 第 期
滑 动轴 承 的摩 擦 系数 时 忽 略 加 载 接 触 面 的滚 动摩
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６ ３
塑料 滑 动轴 承 综 合性 能测 试 系统研 制 术
古 乐 孟庆 鑫 刘 先科 ，
（ ． 尔滨 工 程 大 学 机 电 工程 学 院 ， 尔 滨 １哈 哈 １００ ； ２ 哈 尔滨 工业 大 学 机 电工 程 学 院 ， ５ ０ １ ． 哈尔 滨 １０ ０ ） ５ ０ １
１２ 对 测试 系统的基 本要 求 ．
为 测量试 验轴 承 工 作 时 的摩 擦力 矩 ， 在加 载 接 触 处采 用双滚 动轴 承接触 结 构 ， 图 ２ 示 。 算 如 所 计
哈 尔 滨 市 青年 科 学 基 金 资 助 项 目（０ ４ Ｆ Ｘ ０５） ２０ Ａ Ｑ Ｊ １
收 稿 日期 ：０ ７０ —８ ２ ０ —５２