自潤滑軸承—FZF03彈性金屬塑料瓦—FZF03A

FZF03系列彈性金屬塑料瓦的優(yōu)異性能主要是由彈性金屬塑料瓦面表現(xiàn)出來的，塑料瓦面以金屬絲多孔彈性墊為基體，與改性聚四氟乙烯模壓復合，經(jīng)高溫燒結(jié)塑化而成的低摩擦、自潤滑復合材料，其自潤滑性能好，聚四氟乙烯是目前為止塑料中摩擦系數(shù)小的一種自潤滑材料，經(jīng)過改性，其自潤滑性、耐磨性比純聚四氟乙烯顯著提高。且改性后聚四氟乙烯對金屬的親和力特別強，在無油潤滑或邊界潤滑狀態(tài)下，當滑動摩擦時，聚四氟乙烯立即向?qū)δサ慕饘俦砻孓D(zhuǎn)移，形成牢固的固體“轉(zhuǎn)移膜”，使摩擦變成了聚四氟乙烯之間的摩擦，從而使摩擦磨損條件得到了改善，其摩擦磨損系數(shù)小，故軸瓦的使用壽命很長。

塑料瓦表面摩擦材料耐磨性能的優(yōu)劣， 對塑料瓦使用壽命和安全可靠運行影響大。軸瓦耐磨性能較差時，易產(chǎn)生磨屑，特別是初始運行磨合階段和起、停機時線速度低于潤滑邊界條件下磨屑增加，由于塑料磨屑密度小，漂浮在油面上，當油過濾器不能有效將漂浮物全部濾除時，磨屑在旋轉(zhuǎn)部件攪拌的作用下完全混入潤滑油中，導致?lián)p傷軸瓦表面，甚至發(fā)生磨屑在進油邊部位積聚堵塞楔形進油邊，無法建立流體動壓潤滑油膜，這時瓦面出現(xiàn)嚴重磨損（瓦面沿圓周出現(xiàn)淺犁溝狀磨痕），嚴重時軸瓦發(fā)生燒損。因此，保證塑料瓦具有更高的可靠性和安全裕度，進一步提高表面摩擦材料的耐磨損性能是重要的。

新一代環(huán)保型塑料瓦表面摩擦材料由兩種高性能添加材料對聚四氟乙烯增強改性后，在保證環(huán)保要求和不降低摩擦性能的前提下，提高耐磨損性能，滴油潤滑時的磨損系數(shù)為4.69 ×10^－11 cm³/（N·m）、摩擦系數(shù)為0.015～0.035。采用高耐磨特種高分子材料和高強度纖維增強改性聚四氟乙烯，形成以高強度纖維為骨架，均勻分布的高耐磨特種高分子材料為耐磨質(zhì)點，聚四氟乙烯為固體潤滑基體提供低摩擦的環(huán)保型高性能化復合材料。高強纖維均勻分布于樹脂之間，形成無序縱橫交錯的網(wǎng)格骨架，提高了摩擦材料的抗壓縮和抗剪性能，大幅度提高摩擦材料的耐磨損性能，同時增加了摩擦材料與金屬絲多孔墊之間的結(jié)合牢度。由于該復合材料瓦面的耐磨性能大幅度提高，產(chǎn)品的使用壽命明顯延長，在正常運行條件下，推力瓦的預期使用壽命可達40年。

新一代環(huán)保型塑料瓦表面材料有良好的親水性并且抗泥沙，水潤滑性能優(yōu)越，用水作為潤滑介質(zhì)時，有良好的低摩擦性能和極佳的耐磨損性能，水潤滑時磨損系數(shù)小至9.0×10^-9 cm³/（N·m），在油水混合潤滑工況條件，軸瓦仍可安全運行。且軸瓦水潤滑時摩擦功耗比稀油潤滑低14％，比巴氏合金軸承稀油潤滑低19％，比滾動軸承脂潤滑低30％，是一種節(jié)能環(huán)保型高科技新材料。

以立式水輪發(fā)電機組上使用的軸瓦為例，在正常的運行條件下，軸瓦是在液體動壓潤滑的狀態(tài)下工作的。工作時形成的液體動壓潤滑油膜將瓦面與鏡板（或軸頸）分開，使軸瓦處于良好的工作狀態(tài)。但是，當機組處于起動、停機或出現(xiàn)其它意外情況，使液體潤滑油膜不能形成或受到破壞時，軸瓦將處于邊界摩擦狀態(tài)（邊界潤滑狀態(tài)），這時傳統(tǒng)的巴氏合金瓦將出現(xiàn)磨損、粘著甚至燒瓦現(xiàn)象。而新一代環(huán)保型塑料瓦在較低的摩擦速度下，也可以建立起流體動壓潤滑油膜。這一特性使軸瓦在起、停機階段或速度較低的使用工況下仍可安全可靠工作。不但可使機組處于正常的運行狀態(tài)，而且軸瓦還有著相當長的使用壽命。另外，彈性金屬塑料復合材料瓦面具有獨特的自調(diào)性能，改善瓦面接觸壓力和各瓦之間的受力狀況呈均勻分布，復合材料瓦面還具有良好的隔熱性，有效減小瓦基的熱變形，確保軸瓦安全可靠運行。彈性金屬塑料瓦的這一系列優(yōu)異性能，是由組成這種產(chǎn)品的材料和結(jié)構(gòu)所賦予的。

■瓦面材料的設計

純聚四氟乙烯的耐磨性差，壓縮蠕變性大，尺寸穩(wěn)定性差，導熱性差。改性聚四氟乙烯是在純聚四氟乙烯中加入金屬填料（如銅粉、鉛粉等），來提高其彈性模量、抗磨性及導熱系數(shù)。這種改性聚四氟乙烯材料的優(yōu)異性能在彈性金屬塑料推力瓦和油導瓦上得到了充分的發(fā)揮。但是隨著塑料瓦應用領域的拓寬，添加金屬填料后，雖然提高了它的部分性能，但亦不能滿足一些特殊領域的要求。為了使瓦面更加適應以水為潤滑介質(zhì)的工作環(huán)境，經(jīng)不斷的研究和試驗對比，在原有改性聚四氟乙烯中添加有機高分子材料研制成的水輪機水潤滑導軸承，其瓦面耐磨性和使用壽命顯著提高。近年來,隨著國產(chǎn)大型立磨減速機的研制成功，對其使用推力瓦的性能要求越來越高，針對立磨減速機運轉(zhuǎn)速度低，潤滑油粘度大，使用工況復雜，沖擊載荷較大等使用特性，為了提高瓦面材料的抗拉強度，在聚四氟乙烯中添加了增強纖維（如玻纖、碳纖和凱英拉短纖維），同時考慮到立磨減速機運轉(zhuǎn)速度低液體動壓潤滑油膜不易形成這一特性，在上述瓦面材料的基礎上進一步改進，添加了聚苯脂、二硫化鉬和石墨等，使瓦面的強度、減磨耐磨性能有了更大提高。瓦面材料經(jīng)過優(yōu)化組合和實驗對比確定佳配方，其抗磨性能提高150倍以上，相應的彈性模量也有較大提高，摩擦系數(shù)小，干摩擦時小至0.14，滴油潤滑時小于0.04。

綜上所述，瓦面材料的設計選擇要根據(jù)它的綜合性能，并結(jié)合具體的使用條件來確定。添加金屬填料可提高聚四氟乙烯的抗蠕變性、硬度及尺寸穩(wěn)定性，但自調(diào)性下降。大量填充增強纖維可使其耐磨性大幅提高，大可增加500倍以上，但自調(diào)性下降，而且摩擦系數(shù)不穩(wěn)定。因此，在選擇瓦面材料時不能只追求某一種性能的突出，而要根據(jù)具體的使用條件，綜合考慮各種性能，使其更加適應該工作條件。這樣就可大大提高軸瓦使用的安全性和穩(wěn)定性。

迄今為止，大連三環(huán)公司經(jīng)過對瓦面材料的優(yōu)化，已經(jīng)在不同領域、不同工況條件下，有針對性的使用了十幾種不同配方的瓦面?，F(xiàn)在三環(huán)公司全體科技人員正在不斷努力，運用先進的技術(shù)手段，研制新的材料，不斷提高產(chǎn)品的綜合性能，拓寬應用領域。用我們不斷發(fā)展、不斷創(chuàng)新的產(chǎn)品來滿足用戶需要。

■產(chǎn)品應用

FZF03C通用型塑料瓦主要應用于立式、臥式水輪發(fā)電機組、齒輪箱、球磨機、水泵、冶金設備、礦山機械、船舶等行業(yè)領域，適合稀油潤滑和脂潤滑，由于瓦面中含有鉛（Pb）等重金屬元素，不符合環(huán)保要求，故使用領域受到了限制。

FZF03E環(huán)保型高性能塑料瓦是FZF03C通用型塑料瓦的更新?lián)Q代產(chǎn)品，其應用領域與FZF03C塑料瓦完全相同。該瓦自2008年投放市場后很快被人們所認知，產(chǎn)品已在水輪發(fā)電機、磨煤機減速機等設備設計上采用，并在大、中型水電機組上更換壽命周期已到的早期塑料瓦。由于FZF03E塑料瓦屬環(huán)保產(chǎn)品，受到國外水電設備制造廠家的歡迎，產(chǎn)品已遠銷國外。

火電廠重要配套設備磨煤機減速機推力軸承屬重載低速且齒輪油潤滑的較苛刻使用工況。如國電內(nèi)蒙東勝熱電廠磨煤機減速機推力軸承是國內(nèi)某廠家提供的塑料瓦（表面呈灰黑色），投入運行后多臺減速機先后發(fā)生嚴重燒瓦事故。更換FZF03E新一代塑料瓦后，瓦溫大幅度降低，燒瓦問題得到徹底解決，磨煤機均實現(xiàn)安全穩(wěn)定運行，得到用戶好評。

FZF03EW環(huán)保型水潤滑塑料徑向瓦主要應用于水輪機導軸承、大型水泵軸承（包括礦山井下抗災搶險水泵）、船舶軸承等行業(yè)領域。新型水潤滑塑料軸承，替代傳統(tǒng)的水潤滑橡膠軸承，克服了橡膠軸承彈性模量低，變形大，承載能力低，易磨損，易老化，運行精度差，安裝不易調(diào)整及中斷冷卻水立即發(fā)生燒損等缺點。本產(chǎn)品替代巴氏合金導軸瓦，可將潤滑介質(zhì)油改為水，不但降低運行成本，同時避免由于軸密封泄漏造成的油污染，有利于保護環(huán)境，該瓦自2009年投放市場以來，受到使用單位的廣泛好評。2010年，FZF03EW塑料瓦在小型立式水電機組推力軸承的水潤滑條件應用取得成功，安全可靠，降低運行成本，維護簡單，開創(chuàng)了水電機組推力軸承水潤滑的先例。

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