CN118128829A - 一种滑动轴承塑体油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及滑动轴承技术领域，尤其涉及一种滑动轴承塑体油及其制备方法。其技术方案包括：一种滑动轴承塑体油，包括多孔含油润滑材料、润滑介质，多孔含油润滑材料和润滑介质混合之后经过注塑或者加热固化处理，使其形成多孔含油润滑介质即塑体油。本发明具有长寿命、低振动、低噪音、小的旋转力矩和高可靠性等特点，在启停工况和交变载荷作用下，能够有效抵抗滑动轴承不能形成良好的油膜造成的轴径/轴瓦粗糙表面接触,以及变载冲击造成的滑动轴承油膜破裂带来的严重磨损问题。

Description

一种滑动轴承塑体油及其制备方法

技术领域

本发明涉及滑动轴承技术领域，具体涉及一种滑动轴承塑体油及其制备方法。

背景技术

滑动轴承的摩擦状态主要是轴瓦与轴颈之间的摩擦。根据摩擦副表面之间的润滑情况，摩擦状态分为以下几种。

1、干摩擦状态

两相对运动表面直接接触，不加入任何润滑剂的摩擦称为干摩擦。干摩将伴有大量的摩擦功损耗和严重的磨损，在滑动轴承中将导致剧烈温升，甚至烧坏轴瓦。所以，在滑动轴承中不允许出现干摩擦。

2、边界摩擦状态(非液体摩擦滑动轴承)

边界油膜的厚度通常小于1微米，不足以将两金属表面完全分隔开，当两金属表面相互运动时，金属表面相当多的微凸体仍将相互搓削，这种摩擦称为边界摩擦。边界摩擦时的摩擦规律，基本上与干摩擦相同，但摩擦系数明显减小，f≈0.1～0.3。边界摩擦虽不能完全避免金属表面的磨损，但可大大减轻磨损。

3、液体摩擦状态(液体摩擦滑动轴承)

当两摩擦面间有充足的润滑油，形成的油膜厚度大到足以将两个表面的微凸体完全分隔开时，相对运动时仅有流体内部的分子之间的摩擦，称之为液体摩擦，此时形成的油膜是具有承载能力的液体动压润滑油膜，阻止了两摩擦表面的直接接触，摩擦系数极小(f≈0.001～0.01)，显著地减少了摩擦和磨损。

4、混合摩擦

在实际使用中，如果摩擦状态处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦的混合状态，称为混合摩擦或不完全流体摩擦。

在冶金、食品等工业领域的轧机、球磨机、压榨机等设备上，应用着大量低速重载滑动轴承，这种滑动轴承一般在转速0～130rpm，比压10MPa以上的工况下工作；风电齿轮箱行星轮滑动轴承的转速与比压也在上述范围内，属于低速重载轴承。低速工况下滑动轴承不易形成完整的动压油膜，轴瓦与轴颈间存在粗糙峰接触，会发生润滑失效乃至磨损。

发明内容

本发明提供了一种滑动轴承塑体油及其制备方法，解决了以上所述的技术问题。

本发明解决上述技术问题的方案如下：

一种滑动轴承塑体油，包括多孔含油润滑材料、润滑介质，多孔含油润滑材料和润滑介质混合之后经过注塑或者加热固化处理，使其形成多孔含油润滑介质即塑体油。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，多孔含油润滑材料为聚乙烯PE或超高分子量聚乙烯、聚酰亚胺、PEEK等聚合物。

进一步，润滑介质由聚合物粉末、润滑油和添加剂混合形成黏性流体状态。

进一步，多孔含油润滑材料和润滑介质制备成粉末状之后再进行混合。

一种滑动轴承塑体油的制备方法，包括以下步骤：

S1、准备聚合物基体：选择聚乙烯PE或超高分子量聚乙烯、聚酰亚胺、PEEK等聚合物作为基体材料，并将其制备成粉末状；

S2、准备润滑介质：将耐高温自润滑材料制备成粉末状，并与润滑油和添加剂进行混合，形成黏性流体状的润滑介质；

S3、塑体油成型：采用注塑、模压、硫化等方式并拖过模具，型腔或者直接填充的方式将润滑介质制备成条状，粒力，或者膏状物；

S4、镶嵌与固化：将模具成型出来的塑体油镶嵌进入轴颈、轴瓦的沟槽中，或者对填充的膏状物进行加热固化；最后通过加工或者手动修整轮廓的方式达到需求的几何形貌与结构要求

进一步，S2中润滑介质的润滑剂含量根据具体需求进行调整，通常在35％～99％之间。

进一步，S2中的润滑介质在滑动轴承两摩擦面在塑体油上滑过时，滑动轴承摩擦面会被覆盖一层均匀一致的油膜，随着两摩擦面温度升高的情况下，油被推向聚合物基体的表面，以产生更多的润滑油，减小两摩擦面的摩擦和磨损。

进一步，S2中的润滑介质在轴承停止运行时，多余的油会随着温度的降低重新吸收到聚合物基体中。

本发明的有益效果是：

塑体油可为轴承提供稳定的润滑油供应。当滑动轴承两摩擦面在塑体油上滑过时，它会被覆盖一层均匀一致的油膜。随着两摩擦面温度升高的情况下，油被推向聚合物基体的表面，以产生更多的润滑油，减小两摩擦面的摩擦和磨损。主要因为塑体油介质中油具有比聚合物材质更高的热膨胀系数，润滑油在在受热挤压的作用下向外挤出更多的油脂，同样的原理，当轴承停止运行时，多余的油会随着温度的降低重新吸收到聚合物基体中。

因此塑体油轴承具有以下的特点：

使用寿命长：工作温度升高促进润滑油流向聚合物材料表面，从而持续润滑轴承。停机时，所有多余的润滑油会被重新吸收进入聚合物材料中。

有效防护：利用多孔含油润滑材料，能够长期提供稳定的润滑效果；在启停工况和变载冲击工况下，滑动轴承没有形成完整的动压油膜或者油膜破裂的情况下，依旧可以提供有效的润滑，起到减摩，避免粗糙峰接触的作用，保护轴颈与轴瓦。

成本低：制造方法简单，适用于批量生产和大规模应用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明的实施例1使用状态示意图；

图2为未添加本发明时的摩擦系数曲线图示意图；

图3为添加本发明时的摩擦系数曲线图示意图；

图4为本发明的实施例2使用状态示意图；

图5为本发明的实施例3使用状态示意图；

图6为本发明的实施例4使用状态示意图；

图7为本发明的实施例5使用状态示意图；

图8为本发明的实施例6使用状态示意图；

图9为本发明的形状示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、轴颈；2、塑体油。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种滑动轴承塑体油及其制备方法的技术方案：

实施例一

本发明的塑体油轴承主要由轴颈，塑体油镶嵌条组成；在轴颈的表面上开通轴向的沟槽，其横截面为平衡木结构，燕尾槽起到镶嵌不脱出的目的，顶面的马鞍面有利于增大接触面积。

塑体油镶嵌条采用聚乙烯PE或超高分子量聚乙烯作为基体，润滑介质由聚合物粉末、润滑油和添加剂混合形成黏性流体状态。经过注塑使其形成多孔含油润滑镶嵌条。

该塑体油镶嵌条可为轴承提供稳定的润滑油供应。当齿轮在滑动轴颈的表面滑动时，齿轮面与镶嵌条接触，齿轮孔圆周面覆盖一层油膜。随着摩擦产生，两接触面的温度升高，介质中的润滑油被推向聚合物基体的表面，以产生更多的润滑油，减小两摩擦面的摩擦和磨损。当轴承停止运行时，多余的油会随着温度的降低重新吸收到聚合物基体中

基于实施例1的一种滑动轴承塑体油及其制备方法在使用时：

塑体油镶嵌在轴颈的沟槽中成为轴承的组成部分，在整个圆周均匀分布4个镶嵌条，镶嵌条避开滑动轴承承载区，在启动停止阶段及时补充润滑油，避免边界摩擦，同时在轴承稳定运行的阶段，也不会破坏油膜的形成。从下图可以看出，在没有增加镶嵌条时摩擦系数局部尖峰会达到0.04以上，增加塑体油镶条之后摩擦系数尖峰值明显下降，其尖峰值为0.017左右。

实施例二

本发明的塑体油轴承主要由轴颈，塑体油镶嵌条组成；在轴颈的表面上开通螺旋线的沟槽，其沟槽的横截面同样为平衡木结构，燕尾槽起到镶嵌不脱出的目的，顶面的马鞍面有利于增大接触面积。

塑体油镶嵌条采用聚乙烯PE或超高分子量聚乙烯作为基体，润滑介质由聚合物粉末、润滑油和添加剂混合形成黏性流体状态。经过注塑使其形成多孔含油润滑镶嵌条。

该塑体油镶嵌条可为轴承提供稳定的润滑油供应。当齿轮在滑动轴颈的表面滑动时，齿轮面与镶嵌条接触，齿轮孔圆周面覆盖一层油膜。随着摩擦产生，两接触面的温度升高，介质中的润滑油被推向聚合物基体的表面，以产生更多的润滑油，减小两摩擦面的摩擦和磨损。当轴承停止运行时，多余的油会随着温度的降低重新吸收到聚合物基体中

基于实施例1的一种滑动轴承塑体油及其制备方法在使用时：

塑体油镶嵌在轴颈的沟槽中成为轴承的组成部分，在整个圆周均匀分布4个镶嵌条，镶嵌条避开滑动轴承承载区并且螺旋的嵌套，在受冲击载荷造成油膜破裂的时候，能瞬间补充润滑油，避免边界摩擦。

实施例三

本发明的塑体油轴承主要由轴颈，塑体油镶嵌柱组成；在轴颈的表面上钻盲孔，沿着轴向和圆周方向均匀分布。塑体油柱采用注塑方式成型，然后将将润滑介质过盈装配进轴颈上的盲孔中，最后通过加工或者手动修整轮廓的方式达到需求的圆柱形外表面。

实施例四

本发明的塑体油轴承主要由轴颈，塑体油镶嵌条组成；在轴颈的表面上开轴向与圆周方向的沟槽，沿着轴向和圆周方向均匀分布，塑体油镶嵌条截面形式如说明书附图9所示。

实施例五

本发明的塑体油轴承主要由齿轮，中间套和塑体油镶嵌条组成；中间套过盈装配在齿轮孔中，塑体油镶嵌条安装在中间套上；中间套可以塑料材质也可以为金属材质，塑料材质包括PE，PEEK，UPE，PA，PI等不做限定；金属材质包括铜合金，铝合金，巴氏合金，硬质合金，不锈钢，合金钢等不做限定。中间套内表面沿圆周方向均布若干沟槽，塑体油镶嵌条截面形式如说明书附图9所示。

另外，做为本案例的简化模型，可以直接在齿轮孔内壁开通沟槽，从而去掉中间套；沟槽的形式有轴向，径向，螺旋槽，颗粒物孔等，或者他们的组合。所述实施例示出可能的实施变型方案，其中在此要注意，本发明不限于本发明的特别示出的实施变型方案，而是其实各个实施变型方案彼此间的不同组合也是可能的并且该变型可能性基于通过本发明的技术手段的教导处于本领域技术人员的能力之内。

实施例六

本发明的塑体油轴承主要由推力滑动轴承和塑体油镶嵌组成；推力滑动轴承可以为固定瓦，斜平面瓦，可倾瓦等不做限定；塑体油镶嵌安装在推力盘上。其中推力轴承的瓦块可以是塑料材质也可以为金属材质，塑料材质包括PE，PEEK，UPE，PA，PI等不做限定；金属材质包括铜合金，铝合金，巴氏合金，硬质合金等不做限定。镶嵌塑体油沟槽可以沿着径向方向，圆周斜线方向，斜线，或者螺旋线方向不做限定；沟槽的截面形式包括上述案例提到的截面形式，单不限于以上截面形式。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种滑动轴承塑体油，其特征在于：包括多孔含油润滑材料、润滑介质，多孔含油润滑材料和润滑介质混合之后经过注塑或者加热固化处理，使其形成多孔含油润滑介质即塑体油。

2.根据权利要求1所述一种滑动轴承塑体油，其特征在于：多孔含油润滑材料为聚乙烯PE或超高分子量聚乙烯、聚酰亚胺、PEEK聚合物。

3.根据权利要求1所述一种滑动轴承塑体油，其特征在于：润滑介质由聚合物粉末、润滑油和添加剂混合形成黏性流体状态。

4.根据权利要求1所述一种滑动轴承塑体油，其特征在于：多孔含油润滑材料和润滑介质制备成粉末状之后再进行混合。

5.一种如权利要求1所述的滑动轴承塑体油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、准备聚合物基体：选择聚乙烯PE或超高分子量聚乙烯、聚酰亚胺、PEEK等聚合物作为基体材料，并将其制备成粉末状；

S2、准备润滑介质：将耐高温自润滑材料制备成粉末状，并与润滑油和添加剂进行混合，形成黏性流体状的润滑介质；

S3、塑体油成型：采用注塑、模压、硫化等方式并拖过模具，型腔或者直接填充的方式将润滑介质制备成条状，粒力，或者膏状物；

S4、镶嵌与固化：将模具成型出来的塑体油镶嵌进入轴颈、轴瓦的沟槽中，或者对填充的膏状物进行加热固化；最后通过加工或者手动修整轮廓的方式达到需求的几何形貌与结构要求。

6.根据权利要求5所述一种滑动轴承塑体油的制备方法，其特征在于：S2中润滑介质的润滑剂含量根据具体需求进行调整，通常在35％～99％之间。

7.根据权利要求5所述一种滑动轴承塑体油的制备方法，其特征在于：S2中的润滑介质在滑动轴承两摩擦面在塑体油上滑过时，滑动轴承摩擦面会被覆盖一层均匀一致的油膜，随着两摩擦面温度升高的情况下，油被推向聚合物基体的表面，以产生更多的润滑油，减小两摩擦面的摩擦和磨损。

8.根据权利要求5所述一种滑动轴承塑体油的制备方法，其特征在于：S2中的润滑介质在轴承停止运行时，多余的油会随着温度的降低重新吸收到聚合物基体中。