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润滑机理

当润滑膜在两个相对运动的表面存在时,两个接触面的摩擦条件可分为以下三个步骤:

•流体润滑

•边界润滑

•固体润滑


流体润滑

两个接触面之间的润滑膜厚度足够,两个接触面完全由粘性油膜分离。在这个时候,两个接触面的摩擦力是由润滑剂的粘性阻力决定的,它可以是一个非常小的值(摩擦因数可以为0.0001 -0.01 )。在这种情况下,当轴旋转时,由于润滑油的粘度并在负载区域产生的油压力导致周围的油也旋转。这种现象被称为楔形效应。润滑油膜内产生的油压力P的变化受到润滑油的温度和粘度、轴表面粗糙度、配合间隙和轴的转速等影响。


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边界润滑

两个接触面之间的润滑油膜是非常薄的,没有粘性的流体动力油膜存在,两个接触面之间只有吸附力油分子的膜存在,这些在固体表面上的油分子,其抗剪性能远大于流体油膜,相比流体润滑其摩擦力更大。在摩擦接触点,油膜经常断裂,这就是所谓的“边界润滑”,在此条件下,为了减少摩擦、自润滑轴承的选择是必要的。

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固体润滑(干摩擦)

在这种工作条件下,两个固体表面直接相互接触,没有润滑膜,如流体润滑膜或吸附油膜。摩擦力仅与固体接触面上的垂直载荷成正比,摩擦因数与滑动速度无关,且静摩擦大于动摩擦。因此,自润滑轴承材料的选择是至关重要的。

影响使用寿命的因素


磨损量与使用寿命跟如下因素有关:

•实际负载

•线速度

•PV值

•润滑条件

•对偶轴材料、表面硬度、粗糙度和温度等

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PV值的计算

PV是指轴承在一定的承载和线速度条件下的乘积之和,PV值与轴承的使用寿命成反比例关系;因此建议设计时尽量使用比较低的安全的PV值,以确保轴承会有更长的使用寿命;虽然样本中有明确了各类材料的PV值但是这些都是在径向旋转条件下测得的,而事实上设计人员在设计轴承寿命时还需要考虑很多因素。另外环境温度是一个必须要考虑的参数,由于温度的上升会导致轴承与座孔间的配合间隙发生变化,轴与轴承内孔的配合公差也会发生变化。

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轴承单位负载

轴承可以承受的最大负载可以用单位极限负载表示,实际可以达到的极限取决于负载的类型。一般情况下稳定负载可以达到最大单位极限负载,而动态负载或者摆动运动会产生疲劳应力,导致允许的单位极限负载减小。

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负载类型


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线速度

产生热的主要原因是由于轴承表面摩擦,根据经验摩擦表面温度的上升,线速度的影响比负载值更大。当相同PV值时,更大的线速度会导致温度更高。当设计用于较高线速度时,建议轴承需要考虑通过积极的供油来降低摩擦因素减少热聚集,同时改善润滑效果提高轴承的使用寿命。

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摇摆运动

摆动运动被认为是最苛刻的条件之一,在每个周期中轴承的速度从零开始加速。油膜极易被破坏,材料的疲劳磨损加速,磨损颗粒反复碾压延长。主要用于旋转运动的球轴承有一个非常小的接触面积,导致接触区域的应力非常高,因此它们不适合摇摆运动,而滑动轴承的接触面积远远大于球轴承,通常被认为是能够适应这种运用工况。CSB自润滑轴承表面具备良好的抗磨性的同时,通过材料改性大幅度降低摩擦因数,表面形成的固体转移膜,即使在断油或者油膜破裂时也能表现出其优良的自润滑性能。


轴承温度

轴承的使用寿命受环境温度和由于摆动和往复运动引起的摩擦产生的热量的影响。对于高温应用,轴承的PV值应限制在一个小的值。塑料轴承的耐热性普遍低于金属轴承的耐热性,特别是热塑性树脂对热的抵抗力差,而且它们的热膨胀率相对较高。因此,为了保持运行最小所需的间隙,在指定这些材料制成的轴承的尺寸控制是非常重要的。


间歇运动

轴承运行可能是连续的或间歇性的,间歇运动对一般类型的轴承是有利的,因为间歇运行可以使得摩擦热得到降温,因此PV值可以保持相对较高。间歇运行的缺点是频繁的运行中断会导致转移膜的形成不够充分,而重新启动时导致磨损增加的发生,另外,间歇运行所施加的负荷容易引起边界润滑条件。在这种情况下,应选择安全系数更高的产品。


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