斜流泵水润滑轴承用新型复合材料的研制

一种超低温复合滑动轴承的设计探讨作者：魏奇来源：《硅谷》2014年第14期摘要滑动轴承具有工作平稳、可靠、无噪声等特点，在阀门上大量使用。

在液体润滑条件下，润滑油将滑动表面分开，从而促使其不发生直接接触，这样可以在减小摩擦损失的同时，充分利用了油膜的吸振能力。

为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸一层减摩材料，称为轴承衬。

在超低温的工况下，常用的轴承衬的材料已不能满足使用要求，而聚三氟氯乙烯（PCTFE）却有着良好的耐低温性能和润滑性能，文章主要针对PCTFE在超低温阀门上的应用及附着工艺、结构型式进行探讨，以期达到抛砖引玉的目的。

关键词超低温；滑动轴承；PCTFE；轴承衬；探讨中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0183-011 概述超低温阀门主要包括以下几类：低温闸阀、低温安全阀、低温球阀、低温止回阀，低温蝶阀、低温截止阀等，目前其主要用于乙烯，液化天然气相关装置。

超低温阀门输出的超低温液态物质多为，液氧、液氢、乙烯以及液态天然气等等，这些物质，不仅易燃易爆，而且常温气化时，体积会膨胀上百倍。

特别是再液化天然气中，阀门的材料更为重要，如果材料质量不过关，容易导致天然气泄漏，甚至爆炸。

因此在设计开发超低温阀门过程中，材质非常关键。

超低温阀门特别是超低温球阀，轴承的选择对阀门密封的可靠性起着非常关键的作用。

2 PCTFE及其复合滑动轴承介绍2.1 PCTFEPCTFE，即聚三氟氯乙烯（英文缩写PCTFE），是一种性能优良的工程塑料，质地均匀，表面平整光滑，颜色呈透明或半透明。

熔融温度213℃，具有优良的化学稳定性、突出的气密性、表面不粘性、绝缘性和耐候性，可在-196℃～125℃长期使用，机械强度和硬度优于聚四氟乙烯，由于具有耐超低温的特点，可长期使用在-190℃的低温环境，且有一定的自润滑性，因此作为低温轴承具有一定的优点。

2.2 PCTFE复合滑动轴承PCTFE复合滑动轴承主要由PCTFE和其他材料复合制成，具有以下应用特点：无油润滑或少油润滑，适用于无法加油或较难加油的场合，可以在使用时不保养或少保养；耐磨性能好，摩擦系数小，使用寿命长；有适量的弹塑性，能将应力分布在较宽的接触面上，从而提高轴承的承载能力；静动摩擦系数接近，可消除低速下的爬行，从而保证精密机械的工作精度；适应性强，可在-195℃至+280℃温度范围内工作；走合性能好，装配时不需要刮削；能使机械减少振动、降低噪音，防止环境污染，改善劳动条件；在运转过程中能形成转移膜，起到保护轴作用，无咬轴现象；对轴的硬度要求低，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；薄壁结构、质量轻，可缩小机械体积；无吸水、吸油性，热胀系数小，散热性好，尺寸稳定；刚背面可电镀多种金属，因此可在腐蚀性介质中使用，不会生锈。

滑动轴承材料研究故障形式及其寿命预测滑动轴承是常见的机械传动元件之一，在各种机械设备中广泛应用。

滑动轴承的材料研究、故障形式及其寿命预测是提高滑动轴承的工作可靠性和使用寿命的重要研究内容。

滑动轴承的材料研究是为了选择合适的材料以满足其工作条件和寿命要求。

常见的滑动轴承材料包括轴承合金、涂层材料和复合材料等。

轴承合金是一种由多种金属元素组成的合金，在高温、高压等恶劣工况下表现出良好的耐磨性和耐蚀性。

涂层材料是在轴承表面涂覆一层具有优秀耐磨性和润滑性能的材料，可以减少轴承与摩擦副之间的直接接触，延长轴承的使用寿命。

复合材料是将不同特性的材料组合而成的新材料，具有较好的综合性能，如高强度、低摩擦系数和良好的耐磨性。

将这些材料应用于滑动轴承中，可以提高轴承的抗磨性、抗疲劳性和抗高温性能，从而提高轴承的工作可靠性和使用寿命。

滑动轴承的故障形式主要包括磨损、疲劳和塑性流动等。

磨损是指轴承在使用过程中受到外界力的作用，导致轴承与滑动副直接接触磨损的现象。

磨损可以分为磨粒磨损、疲劳磨损和磨粒损伤等多种形式。

疲劳是指轴承在长时间循环受力作用下，由于应力集中和应力超过材料抗疲劳极限而引起的损伤和断裂。

疲劳往往是轴承寿命的主要限制因素之一、塑性流动是指轴承在高温、高压等极限工况下，由于材料内部产生大量位错和晶界滑移，在较短时间内产生塑性变形和断裂。

了解滑动轴承的故障形式可以帮助分析轴承故障原因，并采取相应的预防和改进措施，延长轴承的使用寿命。

滑动轴承的寿命预测是为了评估轴承的使用寿命和性能可靠性。

寿命预测可以通过实验测试、数值模拟和寿命模型建立等方法来进行。

实验测试是通过在特定条件下对轴承进行加速寿命试验、磨损试验等来评估轴承的寿命。

数值模拟是利用计算机仿真方法对轴承的工作状态、应力分布和磨损情况进行模拟和预测。

寿命模型建立是基于轴承磨损和疲劳等失效机制，结合轴承工作条件和寿命试验数据建立的数学模型，用于预测轴承的使用寿命。

高性能水润滑轴承摩擦学性能研究的开题报告一、选题背景水润滑轴承作为机械传动系统中必不可少的部件，其摩擦学性能直接影响到机械系统的工作效率、稳定性及使用寿命。

传统的液体润滑方式存在着润滑性能有限、泄漏、易污染等诸多不足之处。

随着科技的不断进步，新型的水润滑轴承材料和设计模式的提出引起了人们极大的关注，其优越的水润滑性能在特定应用场合下具有重要的优势。

因此，探究高性能水润滑轴承的摩擦学性能成为一种需求。

二、研究目的通过研究高性能水润滑轴承的摩擦学性能，探究水润滑轴承润滑机理及设计优化方法，为促进机械传动系统的革新提供理论基础与设计参考。

三、研究内容1、水润滑轴承润滑机理研究。

探究水润滑轴承润滑机理及润滑特性对摩擦学性能的影响。

2、高性能水润滑轴承设计与制备。

基于水润滑轴承的润滑机理，设计高性能水润滑轴承，并进行制备。

3、高性能水润滑轴承的摩擦学性能研究。

通过试验等手段，研究润滑质量、润滑状态、工艺参数等对高性能水润滑轴承摩擦学性能的影响，并分析其机理。

四、研究意义研究高性能水润滑轴承的摩擦学性能，可以深化人们对水润滑轴承的认识，为轴承的优化设计提供理论基础和指导，推进机械传动系统的革新与进步。

此外，研究成果也可以为相关领域的研究提供参考。

五、研究方法综合应用试验、数值模拟等多种方法，进行高性能水润滑轴承摩擦学性能的研究。

在试验方面，通过静态波浪试验、动态摩擦试验、耐磨性试验、热性能试验等，对水润滑轴承的润滑性能和摩擦学性能进行系统测量和分析。

在数值模拟方面，应用流体力学、有限元方法等，对高性能水润滑轴承的润滑状态、力学特性进行模拟计算。

六、预期成果1、对高性能水润滑轴承润滑机理的认识将得到深化，并为高性能水润滑轴承的设计提供理论基础。

2、高性能水润滑轴承设计与制备方法的优化，可以提高水润滑轴承的润滑性能、降低摩擦阻力，进而提高机械传动系统的工作效率和稳定性。

3、建立高性能水润滑轴承摩擦学性能的试验和数值模拟体系，为轴承研究领域提供参考。