【分　 类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 水润滑轴承 尼龙 超分子量聚乙烯 赛龙材料 飞龙材料
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正文：

　　国内有文章[18]将无石棉纤维增强酚醛树脂水润滑材料都称为“飞龙”，其中包括：英国Trelleborg Sealing Solutions生产的Orkot TXM Marine。

　　表3：飞龙材料性能

　　Properties

　　Units

　　T14

　　T12

　　T814

　　Compressive Strength

　　MPa

　　310

　　285

　　305

　　Normal Working Strength*

　　MPa

　　75

　　75

　　75

　　Compressive Yield

　　%

　　2.5

　　2.5

　　3.0

　　Tensile Strength

　　MPa

　　PSI

　　80

　　11600

　　80

　　11600

　　100

　　14500

　　Shear Strength

　　MPa

　　85

　　75

　　80

　　Impact Strength

　　KJ/m

　　55

　　75

　　89

　　Density

　　g.cm³

　　1.32

　　1.32

　　1.30

　　BrinellHardness

　　HB

　　25

　　23

　　21

　　Water Swell

　　20 ℃

　　80 ℃

　　0.2

　　1

　　0.3

　　2

　　0.3

　　1

　　Friction

　　µ

　　0.13-0.18

　　0.08-0.16

　　0.04-0.08

　　Thermal

　　Expansion

　　x10-6/C° normal

　　parallel

　　70

　　30

　　70

　　30

　　70

　　30

　　NormalMaximum Temperature

　　℃

　　100

　　100

　　100

　　Inherit Maximum

　　℃

　　100

　　100

　　100

　　图4a为Orkot TLM Marine轴承，是由增强纤维和固体润滑剂的合成树脂。 轴承材料可以在水润滑和油润滑两种情况下使用，并且可在一定的范围内进行干运转。图4b为Orkot TXM Marine轴承，它是将Orkot TLM Marine材料性能优化，在低摩擦系数和磨损情况下具有更好的干运转能力，也可以油润滑和水润滑条件下使用。

　　a b

　　图4 a (Orkot TLM Marine), b(Orkot TXM Marine)

　　波兰学者R.Gawarkiewicz[19]等人考察了两种飞龙材料(FEROFORM™T814, Orkot TXM Marine)与其他二种聚四氟乙烯改性材料在干摩擦条件下的摩擦学性能，结果显示(如表4)，Orkot TXM Marine飞龙材料的抗磨损性能最好，混入PTFE颗粒的Tenmat Feroform T814材料抗磨损性能最差。飞龙材料具有较低的摩擦系数，较小的磨损率和较长的使用寿命;Tenmat Feroform T814材料性能最差，磨损最为严重，使用寿命四种材料当中最短。由较低的摩擦系数和较小的磨损量能够推断，飞龙材料(Orkot TXM Marine)可以在缺水条件下运行，而(FEROFORM™T814)则不行。

　　表4：测试结果[19]

　　Material

　　Orkot TXM Marine Kamatics KPD2724 Tenmat T814 Glacier Devatex

　　p(Mpa)

　　29

　　29

　　29

　　29

　　μ

　　0.1

　　0.1

　　0.17

　　0.1

　　e(μm)

　　24.0

　　28.8

　　32.4

　　25.2

　　sw(μm/km)

　　5.47

　　9.30

　　47.50

　　5.97

　　swcoe(μm/km)

　　0.75

　　—

　　1.29

　　0.064

　　k(×10-16m2/N)

　　0.83

　　1.35

　　9.28

　　2.10

　　k std(×10-16m2/N)

　　3.78

　　1.8

　　72

　　1.8

　　L(year)

　　26.0

　　9.5

　　3.2

　　5.3

　　综上所述，飞龙材料具有良好的抗磨损性能、高的机械强度、大的工作温度范围、低摩擦系数、无滑动粘附现象、低水胀和热胀性等。与传统铜合金轴承材料相比具有[18]：

　　(1)工作性能优越，比普通铜合金材料更可靠。

　　(2)可采用水润滑、油润滑、自润滑，免除日常的维护保养，节约费用和时间。

　　(3)加工性能优良、几何尺寸稳定。

　　目前，飞龙轴承在国外已广泛用于船舶、水电站、核电站、各种泵类、矿山机械、森林机械等工业中，在船舶方面，全世界已经有超过5000艘船舶安装了飞龙材料轴承。

　　3.3.2 纤维增强酚醛树脂材料

　　纤维增强酚醛树脂材料长期应用于尾轴密封。作为一种水润滑轴承材料，在我国也有较长的历史。但是，在含沙量大的水域中，磨损较严重。

　　张文光[20]等人以腰果壳油、聚砜为改性剂对酚醛树脂进行增强改性，将改性后的酚醛树脂通过湿缠绕方法和玻璃纤维粘合，制成了水润滑轴承。发现玻璃纤维含量为45%时，制成的水润滑轴承材料具有良好的拉伸强度、压缩强度和冲击强度，吸水膨胀小，是优良的黄铜水润滑轴承替代材料。

　　邱明恒[21]等人发明一种以苯酚甲醛树脂和脱脂棉纤维为主要组分基水润滑抗磨材料。用这种材料制造潜水电泵电机导轴承和推力盘摩擦片，以水为润滑介质在高速高载工作条件下有良好的减摩抗磨性。

　　普通纤维增强酚醛树脂材料只有在纤维材料和制备工艺上(层状编织结构，图4)有别于飞龙材料，但是飞龙材料是如何提高其耐磨性的?这是值得深入探讨的问题。

　　3.3.3 尼龙材料

　　尼龙(Nylon)为聚酰胺的俗称(简称PA)，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称，是历史较悠久的工程塑料。尼龙作为水润滑轴承材料，与青铜、铸铁、PETP(聚对苯二甲酸乙二酯)相比，承载能力强、运转寿命高、摩擦系数小而稳定、磨损率低。充分利用这种新材料的高强、耐用和耐磨性好等优点，美国明尼苏达州Winona的RTP200系列高强尼龙配混料已被Cyclaire公司用于两轮抽水系统的轴承[22]。但是，尼龙材料吸水性强，在水中和空气中尺寸变化大，如何克服这个缺点，是在水润滑轴承中应用尼龙材料的技术关键。

　　P. De Baets[23]在海水中对比了六种轴承材料的摩擦学行为，结果如表5所示：在相同的载荷和速度条件下，与其他材料相比，PA具有较长的使用寿命，极小的磨损率和较小的摩擦系数;摩擦磨损性能最好，并且建议用作轴承材料。

　　表5 轴承材料与不锈钢配副的摩擦磨损特性[23]

　　Test

　　Bearing material

　　Rail surface

　　Load

　　(N·mm-2)

　　Velocity

　　(mm·s-1)

　　Number of cycles

　　Wear rate (mm·km-1)

　　Specific wear rate (mm3N-1m-1)

　　Friction coefficient

　　A1

　　aluminium bronze

　　original surface

　　12

　　5

　　1850

　　2.79

　　2.32×10-4

　　0.24

　　A2

　　aluminium bronze

　　original surface

　　24

　　5

　　1850

　　4.97

　　2.07×10-4

　　0.22

　　A3

　　aluminium bronze

　　original surface

　　12

　　1

　　730

　　3.57

　　2.98×10-4

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