[科普中国]-含油轴承

简介

含油轴承(porous bearing)技术上的优点。 利用烧结体的多孔性,使之含浸10%~40%(体积分数)润滑油,于自行供油状态下使用。随着含油轴承行业的不断发展越来越多的行业和企业都运用到了含油轴承，大量企业加入了含油轴承行业。1

特点具有成本低、能吸振、噪声小、在较长工作时间内不用加润滑油等特点，特别适用于不易润滑或不允许油脏污的工作环境。孔隙度是含油轴承的一个重要参数。在高速、轻载下工作的含油轴承要求含油量多，孔隙度宜高；在低速、载荷较大下工作的含油轴承要求强度高，孔隙度宜低。这种轴承发明于20世纪初，因其制造成本低、使用方便，得到了广泛应用,已成为汽车、家电、音响设备、办公设备、农业机械、精密机械等各种工业制品发展不可或缺的一类基础零件。含油轴承分为铜基、铁基、铜铁基等。1

工作原理利用材质的多孔特性或与润滑油的亲和特性，在轴瓦安装使用前，使润滑油浸润轴瓦材料，轴承工作期间可以不加或较长时间不加润滑油，这种轴承称为含油轴承。含油轴承在非运转状态，润滑油充满其孔隙，运转时，轴回转因摩擦而发热，轴瓦热膨胀使孔隙减小，于是，润滑油溢出，进入轴承间隙。当轴停止转动后，轴瓦冷却，孔隙恢复，润滑油又被吸回孔隙。1

含油轴承虽然有可能形成完整油膜，但绝大多数场合，这种轴承是处于不完整油膜的混合摩擦状态。可以利用材料多孔特性，使润滑油充满孔隙的含油轴承轴瓦材料有：木材、成长铸铁、铸铜合金和粉末冶金减摩材料；可以利用材料与润滑油的亲和特性，使润滑油均匀分散在材料中的含油轴承轴瓦材料多为聚合物，如含油酚醛树脂。工作原理过程中含油轴承，全球最大的粉末冶金含油轴承生产企业是保来得集团，国内的代表为扬州保来得和东莞保来得（即将搬迁至湖南郴州）。1

参数寿命在一定载荷作用下，轴承在出现点蚀前所经历的转数或小时数，称为轴承寿命。滚动轴承之寿命以转数（或以一定转速下的工作的小时数）定义：在此寿命以内的轴承，应在其任何轴承圈或滚动体上发生初步疲劳损坏（剥落或缺损）。然而无论在实验室试验或在实际使用中，都可明显的看到，在同样的工作条件下的外观相同轴承，实际寿命大不相同。此外还有数种不同定义的轴承“寿命”，其中之一即所谓的“工作寿命”，它表示某一轴承在损坏之前可达到的实际寿命是由磨损、损坏通常并非由疲劳所致，而是由磨损、腐蚀、密封损坏等原因造成。1

为确定轴承寿命的标准，把轴承寿命与可靠性联系起来。由于制造精度，材料均匀程度的差异，即使是同样材料，同样尺寸的同一批轴承，在同样的工作条件下使用，其寿命长短也不相同。若以统计寿命为1单位，最长的相对寿命为4单位，最短的为0.1-0.2单位，最长与最短寿命之比为20-40倍。90%的轴承不产生点蚀，所经历的转数或小时数称为轴承额定寿命1

额定动载荷为比较轴承抗点蚀的承载能力，规定轴承的额定寿命为一百万转（106）时，所能承受的最大载荷为基本额定动载荷，以C表示。也就是轴承在额定动载荷C作用下，这种轴承工作一百万转（106）而不发生点蚀失效的可靠度为90%，C越大承载能力越高。1

对于基本额定动载荷1．向心轴承是指纯径向载荷2．推力球轴承是指纯轴向载荷3．向心推力轴承是指产生纯径向位移得径向分量1

载荷性能不断的实验中可以发现，当含油轴承的偏心率较大时，相应的轴承承载能力也会有所增大，同时轴承的摩擦系数也会减小。但是含油轴承的偏心率数值改变是相对比较被动的，在使用的时候并不会自主的进行改变，因此使用的过程中轴承载荷越大，轴承的偏心率也会有所增长，同时轴承的承载能力不断增大。这一系列的实验中，可以发现含油轴承载荷能力、偏心率、摩擦系数等方面在使用的过程之中都会相互影响。要提高含油轴承载荷能力，同时减小轴承的摩擦系数的方式有很多种。1

最常见的方式就是通过调整轴承的渗透度，最终达到提高含油轴承载荷能力。主要操作方式是适当减小轴承材质的渗透性能，这样可以提高轴承的载荷能力，也保证了含油轴承拥有较小的摩擦系数。但是含油轴承的渗透度不可以无限的减小，因为过小的渗透度会使得轴承内部的含油量不足，使得轴承内部没有办法得到足够的润滑。于是人们发现， 通过优化轴承的渗透度以及含油量这两项参数，就可以有效提高含油轴承载荷能力以及减小轴承的摩擦系数。1

行业概况根据国家统计局数据，2011年中国轴承制造行业规模(年销售收入2000万元以上)企业共有1416家企业，全年实现工业总产值1932.11亿元，同比增长27.59%；销售收入为1910.97亿元，同比增长30.30%；利润总额125.23亿元，较上年增长为26.54%。预计到2015年，我国轴承产量有望超过280亿套，主营业务收入有望达到2100亿元，成为全球最大的轴承生产和销售基地。1

当前我国轴承行业主要面临三大突出问题：分别是行业生产集中度低、研发和创新能力低、制造技术水平低。第一，行业生产集中度低。在全世界轴承约300亿美元的销售额中，世界8大跨国公司占75%～80%。德国两大公司占其全国总量的90%，日本5家占其全国总量的90%，美国1家占其全国总量的56%。而我国瓦轴等10家最大的轴承企业，销售额仅占全行业的24.7%，前30家的生产集中度也仅为37.4%。 第二，研发和创新能力低。全行业基础理论研究弱，参与国际标准制订力度弱，少原创技术，少专利产品。当前我们的设计和制造技术基本上是模仿，产品开发能力低，表现：虽然对国内主机的配套率达到80%，但高速铁路客车、中高档轿车、计算机、空调器、高水平轧机等重要主机的配套和维修轴承，基本上靠进口。第三，制造技术水平低。我国轴承工业制造工艺和工艺装备技术发展缓慢，车加工数控率低，磨加工自动化水平低，全国仅有200多条自动生产线。对轴承寿命和可靠性至关重要的先进热处理工艺和装备，如控制气氛保护加热、双细化、贝氏体淬火等覆盖率低，许多技术难题攻关未能取得突破。轴承钢新钢种的研发，钢材质量的提高，润滑、冷却、清洗和磨料磨具等相关技术的研发，尚不能适应轴承产品水平和质量提高的要求。因而造成工序能力指数低，一致性差，产品加工尺寸离散度大，产品内在质量不稳定而影响轴承的精度、性能、寿命和可靠性。1