塑料轴承.docx

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塑料轴承

塑料轴承

目前使用的塑料轴承一般可以分为塑料滚动轴承与塑料滑动轴承；塑料滚动轴承与塑料滑动轴承的工作原理可以通过名称就可以区别开来，塑料滚动轴承工作时发生的摩擦是滚动摩擦，而塑料滑动轴承工作时发生的是滑动摩擦；滚动摩擦力的大小主要取决与制造精度；而塑料滑动轴承摩擦力的大小主要取决于轴承滑动面的材料。

1塑料轴承

▪CSB-EPB系列塑料滑动轴承

▪POM塑料轴承，PP塑料轴承

▪PTFE耐高温耐腐蚀塑料轴承

2塑料轴承发展前景

▪现状

▪前景

1塑料轴承

目前使用的塑料轴承一般可以分为塑料滚动轴承与塑料滑动轴承；塑料滚动轴承与塑料滑动轴承的工作原理

  塑料滑动轴承材料组织

可以通过名称就可以区别开来，塑料滚动轴承工作时发生的摩擦是滚动摩擦，而塑料滑动轴承工作时发生的是滑动摩擦；滚动摩擦力的大小主要取决与制造精度；而塑料滑动轴承摩擦力的大小主要取决于轴承滑动面的材料。

CSB-EPB系列塑料滑动轴承

塑料滑动轴承一般工作面均具有自润滑功能；塑料滑动轴承一般都是采用性能比较好的工程塑料制成；比较专业的厂家一般均具有工程塑料自润滑改性技术，通过纤维、特种润滑剂、玻璃珠等等对工程塑料进行自润滑增强改性使之达到一定的性能，然后再用改性塑料通过注塑加工成自润滑的塑料轴承，目前聚合物塑料滑动轴承使用比较广泛的是CSB-EPB系列塑料滑动轴承。

  CSB-EPB通用性最强的塑料滑动轴承

  CSB-EPB14A高转速符合FDA的塑料滑动轴承

CSB-EPB系列塑料滑动轴承有以下特点：

1、塑料轴承整体均是润滑材料，使用寿命长；

2、塑料轴承使用中不会发生生锈现象且耐腐蚀，而金属类轴承易生锈不能用于化工液中；

3、塑料轴承质量比金属轻，这更适合现代化的轻量型设计趋势；

4、塑料轴承制造成本较金属类要低；塑料轴承采用的是注塑成型加工而成比较适合大批量生产；

5、塑料轴承在运行中没有任何噪音，具有一定的吸振功能；

6、塑料滑动轴承适合高低温工作-200～+250度；

塑料滑动轴承不仅仅可以做成轴套的形状，也可以做成塑料直线滑动轴承，但前提是制成的材料必须经过自润滑改良以提高其综合耐磨性能；例如目前市场中常见的CSB-LIN塑料直线轴承就是材料经过润滑剂以及增强纤维改性过工程塑料制成，其耐磨性能非常出色；

  CSB-LIN系列耐磨塑料直线滑动轴承

由于塑料滑动轴承较金属类滑动轴承存在众多的优势，目前塑料轴承的产量正在日益扩大，塑料轴承的使用场合也在不断的延伸，从健身器材到办公设备以及汽车行业等等均采用了塑料轴承，目前在公路上行驶的汽车没有不使用塑料轴承的。

[1] 

POM塑料轴承，PP塑料轴承

POM和PA材料具备良好的机械强度及耐磨性，适合制作比较精密的塑料轴承，工作温度从-60℃～100℃，表面强度高且光滑，基本上不会出现张力，其良好的自润滑性能及低的摩擦系数，在保持塑料轴承传统优势的基础上，可应用于精密及较高转速运转。

其中POM塑料轴承是所有塑料轴承中应用最为广泛的一种，一般内外球材料采用POM或PA，保持架采用玻璃纤维增强的尼龙66（GRPA66-25）。

滚珠为玻璃球，不锈钢球或陶瓷球，此种轴承碱性环境下表现良好但不适合在酸性腐蚀环境下运行。

特性：

1.刚性大，硬度高，即使在低温下，冲击强度高；

2.优异的弹性，抗蠕变性能好；

3.高耐热稳定性和非常好的尺寸稳定性；

4.滑动性能好，耐磨；

5.生理惰性，适宜与食品接触。

6.不耐强酸和强氧化剂，粘接油漆性差

主要用途：

机电设备、健身器材、食品机械、家具及装潢建材

HDPE、PP、UPE材料已证明能用于相对较弱的酸碱交叉环境（30%Cucl2溶液和30%NaoH溶液测试OK）故适用于大多数酸/碱/盐/溶济/油/气体及海水腐蚀环境。

具备一般塑料轴承之无油自润滑，抗磁电绝缘等性能，但机械强度较低，容易变形，故此类抗酸碱塑料轴承不适用于较大负荷及较高转速，为克服此类抗酸碱塑料轴承的缺点。

相比较而言，采用UPE材料则具备更佳的强度，低磨擦特性及低温应用特性（最低可至－150℃），一般内外圈材料采用HDPE、PP或UPE，保持架材料采用HDPE、PP或UPE，滚珠为玻璃球、不锈钢球或陶瓷球。

这样抗酸碱轴承综合性能将会得到较大提高。

特性：

1.耐腐蚀性好，在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀介质及有机介质

2.机械强度高，切能在液氮温度（-196℃）下保持高韧性

3.良好的自润滑性，耐磨性高

4.抗粘附能力强

5.极低的吸水性，极好的电绝缘性

6.良好的抗高能量辐射性能

主要用途：

机电设备、健身器材、食品机械、家具及装潢建材

PTFE耐高温耐腐蚀塑料轴承

PTFE和PI作为新兴的工程塑料材料，被证明是所有已知工程塑料中机械强度尺寸稳定性及耐高温性能较好

塑料轴承（19张）

的，其中PTFE长期使用温度达260℃，PI长期使用温度更是高达300℃，且其具有优良的耐腐蚀性能，在中等强度的酸碱腐蚀环境仍可以运转自如，故一般用于制作需要外圈材料选用PTFE或PI，滚珠一般为Zro2或Si3N4陶瓷球。

在比较严酷环境中精密运转的轴承，其缺点是因材料本身比较昂贵，故使用成本较高

2塑料轴承发展前景

现状

目前，国外的塑料轴承发展非常快，应用范围较广泛。

而塑料轴承在我国尚处于起步阶段，在原料生产、产品应用方面都比较欠缺。

据有关方面不完全统计，近五年来，国内通用的聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、热塑性树脂、改性聚苯醚等五大工程塑料和市场需求量一直保持30.3%的高速增长，而我国塑料轴承用工程塑料主要依赖进口。

前景

近年来，工程塑料制品以其优异的性能获得越来越广泛的应用。

工程塑料在轴承上具有广阔的应用前景，塑料轴承正受到越来越多用户的欢迎。

由于工程塑料具有优异的自润滑性、耐磨、低摩擦和特殊的抗咬合性等特点，即使在润滑条件不良的情况下也能正常工作，因而其用作轴承材料是十分理想的。

因此对有关塑料企业而言，抓住市场商机，开发相关塑料轴承产品，其市场前景是非常巨大的。

塑料轴承材料主要有聚甲醛（POM）,聚乙烯（PE）,聚丙烯（PP），尼龙（PA66）聚偏氟乙烯（PVDF）,聚四氟乙烯（PTFE）,聚醚醚酮（PEEK）等。

塑料轴承不同材料也有陶瓷轴承的相关特性，但是不能用于高转速和高负荷的场合。

这些材料可广泛地应用于：

航空、航天、航海、石油、化工、机械、汽车、机车、冶金、电子、轻纺、泵类、制药、食品机械、医疗器械、国防军事技术等领域。

是具有较大的社会和经济效益的新材料高科技产品。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）分子量均在150万以上,赋予其非常优异的使用特性。

一、磨损率

材料

UHMW-PE

PA66

PTHE

45#碳钢

不锈钢

磨损平均值

0.62

1.51

2.31

4.02

4.05

由上图可见,UHMW-PE板材磨损率低于其他材料。

二、冲击强度：

测试方法按ASTMD256方法进行

材料

UHMW-PE

PA66

铸石板

ABS

45#碳钢

冲击强度KJ/㎡

140

6-11

1.6-15

16-44

300-400

由上图可见,UHMW-PE板材冲击强度高于其他三种材料。

三、磨擦系数：

测试方法，按ASTMD1894方法进行

材料

UHMW-PE

PA66

铸石板

ABS

PC

磨擦系数

0.07-0.11

0.37

0.30-0.45

0.38

0.36

由上图可见,UHMW-PE板材磨损系数相对于另外几种材料是最低的。

四、具有抗化学腐蚀性，可耐酸、碱、盐等介质（荼溶剂除外）。

五、优异的耐低温性能在-269℃下仍具有延展性，因而能够用做核工业的耐低温部件。

六、卫生无毒的优异性能，可用于食品、卫生行业。

七、冲击能吸收值在所有塑料中最高，因而噪声阻尼性好，具有优良的消音效果。

八、自润滑性

UHMWPE有极低的摩擦因数（0.05～0.11），故自润滑性优异。

表1为UHMWPE与其他工程塑料摩擦因数比较。

从表1可以看出，UHMWPE的动吗擦因数在水润滑条件下是PA66和POM的1/2，在无润滑条件下仅次于塑料中自润滑性最好的聚四氟乙烯（PTFE）；当它以滑动或转动形式工作时，比钢和黄铜加润滑油后的润滑性还要好。

因此，在摩擦学领域UHMWPE被誉为成本/性能非常理想的摩擦材料。

名称

摩擦系数

自润滑

水润滑

油润滑

UHMWPE

0.10～0.22

0.05～0.10

0.05～0.08

PTFE

0.04～0.25

0.04～0.08

0.04～0.05

PA66

0.15～0.40

0.14～0.19

0.06～0.11

POM

0.15～0.35

0.10～0.20

0.05～0.10

表1UHMWPE与其它工程塑料摩擦因数比较

九、不粘性

UHMWPE表面吸附能力非常微弱，其抗粘符能力仅次于塑料中不粘性最好的PTFE，因而制品表面与其它材料不易粘符。

十、吸水性小

UHMWPE吸水率很低；一般小于0.01%，仅为PA66的1%，因而在成型加工前一般不必干燥处理。

十一、密度

表2为UHMWPE与其它工程塑料密度比较。

由表2可知，UHMWPE的密度比其它所有工程塑料都低，一般比PTFE低56%，比POM低33%，比PBTP低30%，因此其制品非常轻便。

名称

相对密度

UHMWPE密度比其低/%

PTFE

2.012

56

POM

1.41

33

PBTP

1.31

30

PC

1.20

22

PA

1.02—1.14

8—18

UHMWPE

0.94-1.00

表2UHMWPE与其它工程塑料密度比较

十二、拉伸强度

由于UHMWPE具有朝拉伸取向必备的结构特征，所以有无可匹敌的超高拉伸强度，因此可通过凝胶纺丝法制得超高弹性模量和强度的纤维，其拉伸强度高达3～3.5GPa,拉伸弹性模量高达100～125GPa；纤维比强度是迄今已商品化的所有纤维中最高的，比碳纤维大4倍，比钢丝大10倍，比芳纶纤维大50%。

十三、其他性能

UHMWPE还具有优良的电气绝缘性能，比HDPE更优良的耐环境应力开裂性，比HDPE更好的耐疲劳性及耐r-射线能力。

十四、不足之处

与其它工程塑料相比，UHMWPE耐热性、刚度和硬度偏低，但可以通过“填充”和“交联”等方法来改善；从耐热性来看，UHMWPE的熔点（136℃）与普通聚乙烯大体相同，但因其分子量大，熔融粘度高，故加工难度大。

POM和PA材料具备良好的机械强度及耐磨性，适合制作比较精密的塑料轴承，工作温度从-60℃～100℃，表面强度高且光滑，基本上不会出现张力，其良好的自润滑性能及低的磨擦系数，在保持塑料轴承传统优势的基础上，可应用于精密及较高转速运转。

其中POM塑料轴承是所有塑料轴承中应用最为广泛的一种，一般内外球材料采用POM或PA，保持架采用玻璃纤维增强的尼龙66（GRPA66-25）。

滚珠为玻璃球，不锈钢球或陶瓷球，此种轴承碱性环境下表现良好但不适合在酸性腐蚀环境下运行。

特性：

　　1.刚性大，硬度高，即使在低温下，冲击强度高；　　2.优异的弹性，抗蠕变性能好；　　3.高耐热稳定性和非常好的尺寸稳定性；　　4.滑动性能好，耐磨；　　5.生理惰性，适宜与食品接触。

　　6.不耐强酸和强氧化剂，粘接油漆性差　　主要用途：

　　机电设备、健身器材、食品机械、家俱及装潢建材　　HDPE、PP、UPE材料已证明能用于相对较弱的酸碱交叉环境（30%Cucl2溶液和30%NaoH溶液测试OK）故适用于大多数酸/碱/盐/溶济/油/气体及海水腐蚀环境。

具备一般塑料轴承之无油自润滑，抗磁电绝缘等性能，但机械强度较低，容易变形，故此类抗酸碱塑料轴承不适用于较大负荷及较高转速，为克服此类抗酸碱塑料轴承的缺点。

相比较而言，采用UPE材料则具备更佳的强度，低磨擦特性及低温应用特性（最低可至－150℃），一般内外圈材料采用HDPE、PP或UPE，保持架材料采用HDPE、PP或UPE，滚珠为玻璃球、不锈钢球或陶瓷球。

这样抗酸碱轴承综合性能将会得到较大提高。

特性：

1.耐腐蚀性好，在一定温度和浓度范围内能耐各种腐蚀介质及有机介质　　

2.机械强度高，切能在液氮温度（-196℃）下保持高韧性　　

3.良好的自润滑性，耐磨性高　　

4.抗粘附能力强　　

5.极低的吸水性，极好的电绝缘性　　

6.良好的抗高能量辐射性能　　

主要用途：

　　机电设备、健身器材、食品机械、家俱及装潢建材　　PTFE耐高温耐腐蚀塑料轴承　　PTFE和PI作为新兴的工程塑料材料，被证明是所有已知工程塑料中机械强度尺寸稳定性及耐高温性能较好的，其中PTFE长期使用温度达260℃，PI长期使用温度更是高达300℃，且其具有优良的耐腐蚀性能，在中等强度的酸碱腐蚀环境仍可以运转自如，故一般用于制作需要外圈材料选用PTFE或PI，滚珠一般为Zro2或Si3N4陶瓷球。

在比较严酷环境中精密运转的轴承，其缺点是因材料本身比较昂贵，故使用成本较高