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自润滑衬套的基础知识

摘要:衬套是常用于填补零件之间间隙的零件。狭义的衬套是指轴承。轴承是支撑旋转轴的零件。支撑旋转轴的部分必然会发生摩擦。为了减轻这种摩擦,必须使用轴承将旋转轴保持在正确的位置。

什么是自润滑衬套?

衬套是常用于填补零件之间间隙的零件。狭义的衬套是指轴承。轴承是支撑旋转轴的零件。支撑旋转轴的部分必然会发生摩擦。为了减轻这种摩擦,必须使用轴承将旋转轴保持在正确的位置。
自润滑衬套是一种无需润滑,也就是无需加注润滑油即可运转的轴承。也被称为无油轴承。

自润滑衬套的历史

18世纪末法国物理学家库伦(1736-1806)发现的与法向力成正比的摩擦力定律,在200年后的今天依然适用。而在摩尔著的《超精密机械基础》中指出,“几何形状(平面)”、“长度标准”、“圆周分割”、“真圆度(圆柱)”4种技术是基础。
滑动轴承是一种以“摩擦”和“圆柱”为关键词的机械构件,自从被用作马车等运输设备的主轴以来,尽管其形态发生了变化,但至今仍作为主要机械零部件而被应用在汽油发动机等机械上。
自润滑衬套的发端,是20世纪初开发出的一种由烧结金属制成,并在其多孔空间中吸附润滑油的滑动轴承,是作为一种无需用户自行加注润滑油的用户友好型产品而被开发出来的。支持这种自润滑衬套的技术包括以下2类。

1. 为自润滑衬套提供支持的技术*1

项目 内容
润滑 吸附石墨、二硫化钼等固体润滑剂的金属材料和自润滑树脂材料以实现自润滑的材料技术。
形状 通过轴与孔的配合实现滑动结构的高精度孔形状制造加工技术

注释

*1参考文献:超精密机械基础 Wayne R. Moore / 著   长冈敏郎 / [等] 译  国际工机

无油衬套的诞生,是因为开发了无需提供润滑脂或润滑油即可降低摩擦力的润滑技术,以及可制造出高精度正圆的发达加工技术。

自润滑衬套的特征

自润滑衬套在轴承主体内吸附有润滑油或嵌入固体润滑剂,因此是一种具有“自润滑使用”或“可减少润滑次数”结构的滑动轴承。自润滑衬套的特点大体可归纳为以下3点。

2.自润滑衬套的特征

特征 内容
不需要加润滑油 通过使用具有自润滑性的材料,无需向摩擦面供应润滑剂,可免维护。
尽管也有为了提升轴承寿命、降低摩擦系数而进行适当润滑的自润滑衬套,但原则上,自润滑衬套可在干燥、非润滑状态下使用。
旋转和直线运动
可同时实现
由于轴与孔的配合结构,可同时实现轴向的直线运动和绕轴的旋转运动。
此外,能够以所需空间最小的紧凑形式实现所需功能。
可承受的成本 构成机械构件的仅为轴和衬套2个零件,零件数量少,且润滑材料为可大批量生产的金属材料,所以成本可接受。
此外,由于不需要润滑剂可以降低维护成本,因此可以减少投资成本和工时数。

自润滑衬套与其他滑动轴承之间的对比

滑动轴承有几种不同的种类。无油衬套也是滑动轴承的一种,在表3中中,对比、总结了与其他滑动轴承或滚动轴承之间的特性差异。

3.自润滑衬套与其他滑动轴承之间的对比

对比项目 自润滑衬套 油润滑衬套 空气静压轴承 动压油膜轴承 磁悬浮轴承 滚动轴承
加油 不需要 需要 不需要 需要 不需要 需要
负载载荷 取决于轴承面积 取决于轴承面积 取决于轴承面积 取决于轴承面积
摩擦 极少 极少
冲击性
耐热性
高速运动
低速运动
安装空间 极少
部件点数
可靠性
旋转精度
旋转、直线动作 以1轴实现 以1轴实现 以2轴实现 不可 不可 以2轴实现
成本 廉价 廉价 昂贵 昂贵 昂贵 廉价

从表3可以看出,自润滑衬套比其他轴承更可靠,而且具备抗冲击性、耐热性,可以以低廉的成本使用。由于零件数量少,可以减少空间和尺寸,可用于小型设备。尽管不适合高速使用,但最适合于低速且不需要旋转精度的用途。
自润滑衬套包括树脂材质和金属材质2种。由于树脂比金属更耐腐蚀,因此可用于化学品,而且由于不需要油脂或油,因此还可用于太空或水下。

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