滑动轴承是人类工业文明发展进程史上简单和最古老的轴承。古埃及人用滑道为金字塔运送石块,硬化后的滑坡作为导向面,泥水混合物作为润滑剂,然后用绳索牵引石块移动,这一古老的原理仍然基本适用于现代机器和工厂的建设。
大的接触面保证了高承载能力,但也意味着巨大的阻力,用滚动代替滑动是人类技术进步的重要里程碑。但是,由于滚珠必须在有润滑的条件下才能运动,同时又需要防止污垢侵入和环境湿度影响,所以滚珠轴承通常都需要安装盖板和密封件,结构复杂;保持架和滚珠的配合结构非常容易受到外部冲击和振动的影响,碰撞出噪音甚至滚珠脱落。
总的来说,滚珠轴承仍然是不错的选择,直到特殊材料的滑动轴承问世。新型的塑料滑动轴承充分利用了现代材料技术,将固体润滑脂、塑料基体和纤维材料均匀混合,可以在没有润滑的情况下可靠工作,轻松实现 10 m/s 高速、100G 加速度的运动,尤其在苛刻环境条件下(高热、极度干燥、高湿等),由高性能塑料制成的轴承通常比传统滚珠轴承更耐用,适合应用场景更加广泛。
▲ 工程塑料滑动轴承和循环滚珠轴承结构
笔者在这里将阐述塑料轴承的9个优势,由于篇幅过长,本文为上篇,将论述其中4个优势,其他5个优势将在下篇继续论述。
一、抗震动
循环滚珠轴承中的细小部件使系统对冲击非常敏感,在短道快速换向移动的情况下尤为明显,与轴装配时也需对准中心缓慢进行,否则会导致钢珠脱落或者保持器变形。相比之下,drylin直线滑动轴承结构简单得多。
由于没有硬化后的润滑物质卡滞在运动表面,也没有运动元件之间的碰撞,滑动运动引起的噪音和振动要比滚动形式的小得多。另外,塑料材料的阻尼特性也使其能抑制震动、吸收冲击。
二、承载大
滑动轴承载荷能力取决于最大允许表面压强,drylin直线滑动膜该值为150Mpa,即使达到最大值,塑料内部的纤维物质依旧不容易屈服,它们使塑料具备优异的抗弯性能,不易发生变形。
另一方面,循环滚珠轴承与轴之间是点接触,而滑动轴承与轴的接触面积要比滚动式大很多,载荷分布于滑动元件的整个表面上。如果使用同样的轴,drylin直线滑动轴承将能承受更大的载荷。
三、对轴友好
工程塑料滑动膜与轴之间是面接触,而且硬度(邵氏 D 硬度为 70 至 85 )比导向轴低,不会侵蚀轴,硬轴和软轴都可以使用。如果承受同样的载荷,drylin直线滑动轴承对软轴将更加友好,轴的使用寿命更加长,我们常用的轴有:铝制轴、重量非常轻的碳纤维轴、化学抗性强的不锈钢轴。针对不同的轴,drylin直线滑动轴承的材料方案不尽相同,具体可咨询易格斯。
▲ 点载荷与面载荷
四、耐粉尘脏污
自润滑塑料滑动轴承的最早应用之一是在木材和家具行业,解决因轴承导致的高成本频繁停工。传统的轴承除了滚珠会生锈卡死,轴承受压变形外,更多的是因为污垢、木屑、沙砾或灰尘等异物进入了轴承内部,堆积硬化导致钢球在运行中把导向轴拉伤,形成一条条槽。
drylin直线滑动轴承采用了自行清洁式直槽设计,沙砾与灰尘会随着滑动膜内壁的凹槽排出,因为没有外部润滑剂,没有污垢与润滑剂混合的现象,因此沙粒和灰尘等污垢对轴与轴承的使用寿命几乎没有影响。
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