浅析水润滑橡胶轴承的摩擦特性与机理_产品中心

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INTELLIGENCE摘要:由于水是一种低粘度流体,根据雷诺方程,润滑膜的承载能力比较低,而且有很大的可能性在非液体摩擦状态下工作。因此有必要对橡胶轴承的摩擦机理进行研究。本文通过在标准试验机上利用专用橡胶轴承材料 / 镀镍钢配副,分别进行了干摩擦、湿润滑和完全水润滑条件下的摩擦磨损试验,并对 3 种状态下的试验结果进行了对比,并分析了在不同润滑条件下专用橡胶材料 / 镀镍钢摩擦副的摩擦磨损机理。关键字:橡胶磨擦水润滑橡胶的摩擦磨损性能研究,国内外做过许多工作。但对水润滑轴承专用橡胶的摩擦学性能研究却很少见报道。通过已经进行的水润滑橡胶轴承充足水资源下的现场试验研究,就它的润滑机理得出了一系列的结论。但有时轴承会出现特殊的情况,使它处在于摩擦条件下;或者水量不充分,可能使轴承处于边界润滑状态。一、试验条件(1) 试验装置: MRH 一 3 数显式高速环块摩擦磨损试验机。(2) 试验对象:试环为表面镀镍的45 号钢,镀镍层厚度为 0.1mm ,表面粗糙度为R3.2 。试块为水润滑轴承专用橡胶材料SHX 一 2 ,表面粗糙度为 R3.2 ,材料成分包括:丁腈一 26 ,氧化锌,硫磺,硬脂酸,通用炭黑,高耐磨炭黑,促进剂,防老剂等。(3) 试验方法:在干摩擦、湿润滑以及完全水润滑条件下,进行专用橡胶材料 / 镀镍钢配副的摩擦磨损对比试验。湿润滑下试验时,用于润滑的水是以 ll5滴 /rain 加到上下试件的接触部位,环境和温度为 293K ;干摩擦条件下,由于橡胶的干摩擦性能较差,所做载荷和速度较低,试验载荷 0～300N ,试验转速为0～900r/min ;而在完全水润滑条件下试验载荷达到 980N , 试验转速达到l440r/min 。利用 SEM 观察磨损后橡胶表面的磨损形貌。二、结果与讨论2.1 干摩擦条件下的试验结果分析2.1.1 载荷对摩擦因数的影响由于干摩擦条件下摩擦因数随载荷的变动情况。在轻载区,摩擦因数变化较平稳,在重载区时,摩擦因数变化随载荷变化较大;摩擦因数的值在载荷为 245N左右最大,在 196N 左右最小;在干摩擦条件下,摩擦因数较大,这是由于在接触表面上没有润滑膜,橡胶与钢轴非间接接触,所以摩擦因数高,且橡胶磨损率较大。但当速度达到 900r/min ,载荷达到196N 时,摩擦因数突然急剧减小,这还在于这时摩擦热所引起的高温造成材料软化,从而使摩擦因数突然减小。2.1.2 速度对摩擦因数的影响由于干摩擦条件下摩擦因数随速度而变化的情况。干摩擦条件下,滑动速度对摩擦因数影响较复杂。在载荷小于196N 时,摩擦因数随速度增加一直呈上涨的趋势。当载荷大于 245N 时,摩擦因数随滑动速度增加先减小后增加,越过一个极大值后又减小。2.2 湿润滑条件下的试验结果分析2.2.1 载荷对摩擦因数的影响由于湿润滑条件下摩擦因数随载荷的变动情况。湿润滑条件下,摩擦因数随载荷的增加而降低,在速度为 360r/min 时,摩擦因数随载荷变化不是很明显。在湿润滑下,摩擦因数明显比干摩擦条件下低,这说明已处于边界润滑状态。2.2.2 速度对摩擦因数的影响由于在湿润滑条件下摩擦因数随速度而变化。在载荷一定的情况下,摩擦因数都是随速度的增加先减少后增加而后再减少,最小值出现在速度为 540r/min 附近。当速度达到 900r/min 时,摩擦因数随载荷增加明显降低。可以作如下解释:当转速较小时,摩擦副表面还没形成稳定的边界膜,所以摩擦因数较大,随着转速的增加,边界膜效应使摩擦因数变小。当摩擦副表面相对滑动速度加大时,会导致边界膜的破裂,使它们产生非间接接触,这时,金属表面凸峰处粘合部分剪切阻力和边界膜分子间的剪切阻力同时起着阻止运动的作用,从而使摩擦因数增大,而后因为高速引起的摩擦面高温会加速水中的活性化合物与摩擦表面间的反应,生成无机化合物膜起到边界润滑作用,抑制粘著磨损发生,使摩擦因数降低。该结果与 Kpare 等人提出的试验结果较吻合。三、结论(1) 干摩擦条件下,载荷和滑动速度对摩擦因数均有影响,其中摩擦因数在滑动速度达到一定值时 ( 约 8.5m/s) 存在最小值 0.54 。(2) 湿润滑条件下,摩擦因数随载荷的增加而减小,也存在滑动速度最佳值 ( 约 8.5m/s) ,其摩擦因数最小为 0.13 。(3) 干摩擦条件下,水润滑轴承专用橡胶 / 镀镍钢摩擦副之间的磨损主要体现为粘着磨损特征;湿润滑条件下主要体现为磨粒磨损特征,而完全水润滑条件下主要体现为边界润滑特征。参考文献[1] 吕仁国,李同生 . 《载荷对丁腑橡胶摩擦学特性的影响》 [J]. 润滑与密封,2001(6) : 29～30.[2] 王家序,陈战,秦大同 . 《水润滑橡胶轴承的磨粒磨损特性及机理研究》 [J].润滑与密封, 2002(3) : 30～31.[3] 王优强,杨成仁 . 《八纵向沟水润滑橡胶轴承润滑性能研究》 [J]. 润滑与密封, 2001 , 146(4) : 23～26.浅析水润滑橡胶轴承的摩擦特性与机理沈阳大学朱晓欢科技天地211