自润滑轴承

石墨的晶体结构 耐磨性好，层与层之间的距离比石墨大得多，更容易 在层间发生剪切。由于氟的引入，使它在高温、高速、 高负荷条件下的性能优于石墨或二硫化钼。
固体润滑材料的使用方法
◆ 制成整体零件 摩擦因数较低，成形加工性和化学稳定性好，电绝缘性优良，抗冲 击能力强的聚四氟乙烯、聚缩醛、聚甲醛、聚碳酸脂、聚酰胺等， 可以制成整体零部件。 ◆ 制成各种覆盖膜 通过物理方法将固体润滑剂施加到摩擦界面或表面，使之成为具有 一定自润滑性能的干膜。成膜的方法有：溅射、电泳沉积、等离子 喷镀、离子镀、电镀、黏结剂黏结、化学生成、挤压等。 ◆ 制成复合或组合材料 组合或复合的目的是要获得种性能更优越的新材料，即复合材料。 组合材料的物理、化学性质以及形状都不同。 ◆ 作为固体润滑粉末 将固体润滑粉末以适量添加到润滑油或润滑脂中，可提高润滑油脂 的承载能力及改善边界润滑状态。
类型
主要包括金属基、陶瓷基和聚合物基。
• 金属基包括粉末冶金整体烧结型 、镶嵌型和梯度型。粉末冶金 整体烧结型分为铁基、铜基、锌基、镍基；镶嵌型分为青铜基、 钢基和锌基等。
固体润滑材料的特性
足够的黏附力 固体润滑材料应该具有良好的成膜能力，能与摩擦表面形成牢 固的吸附膜，防止相对摩擦的表面之间产生严重的熔焊或物质转移。 较低的抗剪强度 抗剪强度较低时能够减小摩擦副的摩擦因数、功率损耗与温升， 且抗剪强度应不随温度变化而发生大的变化。
较高的承载能力 由于固体润滑剂往往在严酷工况与环境条件下使用
常用的固体润滑材料
二硫化钼 石墨
特点为：低摩擦特性、高承载能力、良好的热稳定性、 强的化学稳定性、抗辐照性、耐高真空性能。 在摩擦状态下，石墨能沿着晶体层间滑移，并沿着摩 擦方向定向。石墨与钢、铬和橡胶等的表面有良好的 黏附能力。
氟化石墨
1.2 特点
⑤ 能使机械减少振动、降低噪音，改善劳动条件。
⑥ 对于磨轴的硬度要求低，未经调质处理的轴都可使用，从 而降低了相关零件的加工难度。 ⑦ 薄壁结构、质量轻，可减小机械体积。 ⑧ 钢背面可电镀多种金属，可在腐蚀介质中使用。
① 无法保持足够的润滑油储备 ② 启动摩擦阻力较大 ③ 一旦润滑油不足，将产生严重磨 损并导致失效。
什么是镶嵌型自润滑轴承？
镶嵌型自润滑轴承就是在普通滑动轴承有相对运动的机械零件的 摩擦面上，通过合理的布孔、开槽，并在其孔、槽内嵌人具有 一 定形状和强度的固体润滑剂而制成的产品。
嵌人的固体润滑剂包括：石墨、 硫化物 (如二硫化钼、二硫化 钨等)、硒化物、蹄化物、氮 化硼、氧化铝、氟化钙、合成 树脂、聚四氟乙烯等。
磨损特性
• 图表示普通石墨自润滑轴承与镶嵌型轴承磨损量的对比， 镶嵌型的磨损量要低得多。
比较典型的是金属基镶嵌型
所有镶嵌孔沿运动方向交叉布置，在轴向或径向 ( 以运动方 向而论) 各孔之间应有一定的切向重叠度ε , 以保证轴承润滑 覆盖整个滑动方向 , 形成完整的固体润滑膜 。
1. 固体润滑剂
2. 基体材料
• 因为粉末冶金在制备工艺、结构组成等方面具有许多独特 的优越性，所以粉末冶金固体润滑轴承组织均匀、几乎无 偏析，且热加工性能良好。特别是在耐磨性方面大大优于 传统铸造材料。
常见的粉末冶金 固体自润滑材料
有铜基、铁基、铝基等， 在航空航天上也会用到 镍基、钛基等。
常用的铜基材料为铜 - 石墨复合材料，也有铜 - 铁、铜 - 铝、 铜 - 镍等双金属材料。通过合金化及添加剂改善铁基体的减 摩性能，可比铜基材料有更高的减摩性能和承载能力。
聚合物基自润滑轴承材料
优点：重量轻、成型性好 类别： 热塑性树脂基 聚酰Hale Waihona Puke 热固性树脂基 酚醛树脂 PTEE
纯PTFE弯曲强度、压缩强度仅 为10 Mpa，弹性模量仅约400 Mpa，且硬度低、蠕变较大、 回弹性差、耐磨损性也很低。 PTFE基复合材料轴承一般都是 通过添加增强纤维或粉状功能 填料进行改性，使其强度、刚 度、抗蠕变性、耐磨损性等有 明显提高。
自润滑轴承的出现很好的弥补了滑动轴承的这些缺点，相信 在不久的将来自润滑轴承会成为轴承的主导。
1.3 润滑机理
当摩擦面间存在固体润滑剂时，在运动过程中它们将很快 在金属表面形成一层薄的软材料表面膜。由于其剪切强度 低，当摩擦副滑动时，粘着点的剪切将发生在膜内，金属 间的摩擦由此变成了固体润滑剂分子间的摩擦，从而起到 降低摩擦的效果。
边界润滑轴 承系列
适用于高载低速下的旋转运动、摇摆运动及经常在载 荷下启闭频繁而不易形成流体动力润滑的场合，如汽 车底盘、冶金机械、矿山机械、水利机械、建筑机械 等。
2.1 镶 嵌 型 自润 滑 轴 承
发展过程
• 针对油（脂）润滑的弱点，国内外有关专家对润滑技术不 断地进行了研究。 • 20年代在发达国家就开发出了镶嵌自润滑轴承。40年代在 美国率先以产品形式问世，其后日本、德国也相 继推出 了同类产品。 • 70年代这类产品随引进设备陆续传人我国。80年代初我国 一些研究部门着手研究，并在消化、吸收国外技术的基础 上，结合我国实情开发形成了系列产品, 如图：
2.2 粉末冶金固体自润滑轴承
• 粉末冶金固体自润滑轴承是把固体润滑剂以粉末的形式作 为组元添加到金属基体原料中，通过压制成形、烧结，形 成自润滑复合材料 ，以其作为轴承、轴瓦或衬板。
润滑机理
由于材料本身含有固体润滑剂，轴承在运动时由于热作用和摩擦， 使自身的固体润滑剂在相对滑动表面形成一层较为稳定的润滑膜， 并且靠本身的“自耗”来不断补充和提供固体润滑剂，修复破伤 的润滑膜 ,从而达到润滑和减摩作用。
缺点
磨屑的排出较为困难，散热条件差，因此工作速度不宜太高、 若能与油 (脂 ) 润滑滑动轴承结合使 用， 效果更好。
特性
高温摩擦性
镶嵌型固体自润滑轴承在400℃高温推力轴颈轴承试验时，显示 了良好的高温摩擦特性。在摩擦副运转过程中，其摩擦系数只 在0.05一0.07之间变化。
普通复膜轴承的复膜单一，且无修复再生的能力。 而镶嵌型固体自润滑轴承，由于在摩擦面上能形成较牢固稳定的、 且能修复再生的润滑转移膜，因此不仅摩擦系数低，而且在较长时 间内变 化较小。
微特电机
冶金领域 烧结机台车的轴套在生产运行中，因工作温度高、粉尘大， 造成油脂流失、结焦、油孔堵塞等，极易产生干摩擦现象采 用固体润滑轴承能够解决上述难题。
5 总结
• 本文简要介绍了自润滑轴承的类型，润滑机理，材料及 其应用领域。 • 通过查阅文献可知，自润滑材料作为一种新型的工程材 料，在通常的应用中，除了直接使用固体润滑剂外，更 具发展前景的应当是固体润滑剂与高分子材料及其它有 机、无机材料的共混材料。 • 同时，由于自润滑轴承具有普通滑动轴承没有的优点， 克服了滑动轴承的某些局限性，从而有很大的应用前景。
13721378 赵利锋
目录
1.概述
2.典型自润滑轴承
3.自润滑轴承材料
4.应用 5.总结
1 概述
添加少许润滑剂或者完全没有润滑剂，使滑动轴承自身具有润 滑性的轴承叫做自润滑轴承。
1.1 类型
复合型
是将固体润滑剂粉末用树脂、沥青等 作粘结剂经固化而成的轴承。 在轴承的滑动摩擦面上，用粘涂敷结、 烧结、电镀、溅射、化学生成等方法 形成一层固体润滑膜的轴承。 由金属底材与嵌入底材的孔或槽中的 固体润滑剂膏体构成。
二硫化钼自润滑轴承，广泛应 用于多个型号的卫星中。
神七航天员出仓取固体润滑材料
自控领域
日本精工针对从事FPD等面板搬运的真空机器人，开发出了 在超高真空环境下耐久性更高的角接触球轴承：“真空机 器人用固体润滑角接触球轴承”。
微特电机领域 德国、英国等应用了固体自润滑轴承的微特电机，其寿命 可达1万h左右，而轴承的成本降低数十倍到上百倍。
按结构分
干膜型
镶嵌型
金属基
按材料分
聚合物基
自润滑关节轴承
双金属复合衬套自润滑轴承
双金属镶嵌自润滑轴承
1.2 特点
自润滑轴承技术完全突破了一般依靠油脂润滑的局限性而实 现了无油润滑，省去了润滑装置及润滑油、脂的密封装置。
自润滑轴承优点
① 无油润滑或少油润滑，可以在使用时少保养或不保养。 ② 耐磨性能好，摩擦系数小，使用寿命长。 ③ 有适量的弹塑性，能将应力分布在较宽的接触面上，提高 轴承的承载能力。 ④ 静动摩擦系数相近，有效降低启动摩擦阻力，消除低速爬 行，从而保证机械的工作精度。
参考文献
[1] 黄勇, 闭致杰, 罗端奇. 自润滑轴承设计工艺与制造. 装备制造技术. 2004 年第 1 期. [2] 薛桂荣. 自润滑滑动轴承的介绍及其应用. 山西水利. 2007年第1期 [3] 张朝亮. 镶嵌自润滑轴承的特点. 新世纪水泥导报. 卷4第6期 [4] 杨丽颖，李长春等. 固体自润滑轴承的设计与应用.轴承2004年第3期. [5] 罗仕雨 , 罗洪佳. SF自润滑轴承 及其装配. 现代机械 . 2011 年第 2 期 . [6] 刘超锋. 国内自润滑轴承用材料的研究和开发. 铸造技术. 2006 年4月. [7] 王枫，孙小波， 时连卫. 改性聚四氟乙烯基自润滑轴承保持架材料. 轴承 . 2012年2期 [8] 王显方, 潘红玮, 黄 勇. 含油自润滑轴承在纺纱机械上的应用探讨. 纺织器材. 2007年11月 [9] 佩雷拉 P . 斯米特 K . 里亚希 M. 自润滑轴承在转桨式水轮机轮毂中的应用. 水利水电快报. 2010年10月. 第31卷第10期 . [10] 刘超锋，杨振如. 聚合物基自润滑轴承材料. 橡塑资源利用. 2007年NO.1
稳定性好
物理热稳定 化学热稳定 时效稳定
长期放置而不变质
物理热稳定是指在没有活性物质参与下，温度改变不会引起 相变或晶格的各种变化，不引起抗剪强度的变化与摩擦性能 的改变。 化学热稳定是指在各种活性介质中温度的变化不会引起强烈 的化学反应，不产生腐蚀及其他有害的作用，对轴承和有关 部件无腐蚀性、对人畜无毒害，不污染环境。
金属基镶嵌式固体自润滑轴承
优点
1. 可靠性高，在有油或无油条下均有良好润滑效果，可防 止‘胶合’、‘抱轴’现象 的 发 生。 2. 摩擦系数低，一般为0.04 ~ 0.1。 3. 机械强度高，如高强度黄铜基材可承受1000kg/cm2的载 荷，此时摩擦系数为0.05. 4. 适用的温度范围宽，可从190℃至700℃。
如何润滑？
轴承在运动时由于热作用和摩擦，使固体润滑剂不断渗出转移，同时 基体磨损 , 固体润滑剂逐步露出， 起到润滑和减摩作用。
对材料的要求
金属基体 1. 机械 强度 及 其工 况 适应 性 好 2. 热传导性 好 3. 膨 胀 系 数低；耐磨 损 性好 固体润滑剂 1. 2. 3. 4. 表面剪应力小，容易在运动的摩擦副之间形成层状滑移； 表面附着能力强，在较高的接触压力下润滑膜不破坏； 化学稳定性好，不易变质，也不易与环境介质发生； 能适应高温及低温；耐化学腐蚀及电蚀。
1.4 适用场合
由于自润滑轴承自身可以实现润滑，所以适用于无法加油或很难加 油的场合。
由于表层可以镀金属，能够在腐蚀介质中运转，因此适用于具有侵 蚀性环境的设备中，如纺织机械、船舶、汽轮机、水轮机等。 类别 固体镶嵌自 润滑轴承 特点及适用场合 具有承载能力高，耐冲击，耐高温，自润滑能力强等 特点，适用于重载，低速，往复或摆动等难以润滑和 形成油膜的场合。
纺纱机械上
在水力发电设备上
在纺纱机械上使用含油自 润滑轴承, 可大大降低劳动 成本, 减少油污纱疵的产生
如在水轮机导水机构上 控制环连杆梢轴套上 轴流转浆式浆叶的轴套上 在大中型球阀及蝴蝶阀的阀 轴轴套上均得到了广泛的应 用
航天领域
当温度超过250℃时，例如：磁控管轴承和工程用高温阀门轴承 ， 采用固体润滑轴承。 为保持光学系统免受污染，保证图像清晰，采用固体润滑轴承。
3 自润滑轴承材料
背景
• 自 20 世纪中叶，国际上开发成功自润滑轴承材料并应用后 ， 中国该领域的发展较快 。 • 自润滑轴承材料技术是目前润滑技术发展趋势，力学强度高和 摩擦学性能好的自润滑复合材料的开发成为摩擦学领域的重要 热点。 • 例如，在高温条件下工作的滑动轴承，普遍采用高硬度，高耐 磨，高力学强度，对各种介质作用隐定的矿物陶瓷和金属陶瓷 材料；承受高压的结构中使用的干摩擦轴承，在无冷流介质情 况下，在轴瓦的金属底座上涂布氟塑料薄膜。
以酚醛树脂为粘合剂，有机无机填料为填充材料，填加纤 维及弹性材料进行增强增韧，混合后热压成形的轴承套冲 击强度可达12 kJ/m2，弯曲强度可达95 MPa。
4 应用
• 自润滑轴承使用温度宽，固体润滑材料含量充足，释放均匀，具 有良好的自润滑性和咬合性，能有效地保护轴颈，持久使用。可 广泛用于矿山机械、冶金、石油、化工、食品、纺织、造纸、印 染等机械设备。