EP工程塑料自潤滑軸承

: EP系列工程塑料軸承采用高性能的工程塑料為基料，通過高分子材料改性技術在其內部植入高強度纖維和特種固體潤滑脂改善了綜合耐磨性能；高強度纖維網狀結構加強了材料的強度，特種固體潤滑脂的復合使得EP系列工程塑料軸承具有極好的自潤滑性能和耐磨性能。無論是耐久性要求很高的汽車工業、高速應用、水下應用、高溫和抗腐蝕應用或是要求符合FDA標準的食品工業，銘遠為全球工業提供不同的解決方案。

材料屬性表

一般性能	單位	EPT	EPG	EPH	EPX	EPJ	EPS
密度	g/cm3	1.46	1.46	1.65		1.49	1.24
顏色		黑灰色	深灰色	灰色	黑色	黃色	米黃色
23℃/ 50%時最大吸水率RH	[%重量]	0.2	0.7	0.1		0.3	2.02
最大吸水率	[%重量]	＜1.2	＜4	＜0.3	＜0.5	＜1.3	＜0.1
對鋼軸的滑動的摩擦系數	μ	0.05-0.15	0.08-0.18	0.07-0.20	0.09-0.27	0.06-0.18	0.05-0.15
最大PV值（干運行）	MPa?m/s	0.4	0.5	1.37	1.32	0.34	0.4
機械性能
彈性模量	MPa	2,300	7,800	12,500	8,100	2,400	830
20℃時的抗拉強度	MPa	80	200	175	170	73	18
抗壓強度	MPa	65	80	90	150	35	10
可允許的表面最大靜壓強（20℃）	MPa	35	80	150	90	20	10
邵氏D硬度		70	112	87	85	74	73
物理和熱性能
連續運行時的最高溫度	℃	+80	+130	+200	+250	+90	+260
短暫運動時的最高溫度	℃	+120	+220	+240	+315	+120	+310
最低運行溫度	℃	-40	-40	-40	-100	-50	-200
導熱性	W/m?K	0.2	0.25	0.60	0.60	0.25	0.24
熱膨脹系數（23℃）	K^-1?10^-5	7	9	4	5	10	12
導電性能
體積電阻率	Ωcm	＞10¹²	＞10¹³	＜10⁴	＜10⁵	＞10¹³	＞10¹⁵
表面電阻	Ω	＞10¹⁵	＞10¹¹	＜10⁵	＜10³	＞10¹²	＞10¹⁵

EP系列材料結構特點

EP系列材料之所以具有優秀的自潤滑性和耐磨性主要是工程師們充分利用了自潤滑材料改性技術，在高性能工程塑料中采用高強度纖維提高了材料的承載和特種潤滑脂降低了材料的摩擦系數（圖表1），從而提高了材料的綜合耐磨性能延長了軸承的使用壽命。高性能工程塑料作為基料主要作為耐磨載體；增強纖維提高了軸承在承載和抗沖擊性能；特種潤滑脂降低了軸承的摩擦系數起自潤滑作用。

EP系列塑料軸承與傳統含油軸承

由于EP系列軸承潤滑脂包含在整體材料中，所以無論軸承工作時間多長潤滑脂都會不斷的從摩擦面滲出起到長期潤滑作用，而傳統粉末冶金含油軸承在使用過程中利用微孔隙中的潤滑油起自潤滑作用，當這些潤滑油耗盡或揮發完后軸承磨損將急速加劇，此時就宣告軸承的有效使用壽命結束（圖表2）。

EP系列摩擦系數

EP系列塑料軸承的自潤滑性能通過改性技術在基料中添加固體潤滑脂和功能纖維實現，摩擦系數通過固體潤滑脂降低，同時摩擦系數還受到工作載荷、運行速度以及軸表面粗糙度的影響。摩擦系數一般都會隨著工作載荷的逐步增加而降低，隨著運行速度的加快而升高（見圖表3）。摩擦系數與軸表面粗糙度的關系見圖表3。

EP系列塑料軸承磨損

任何自潤滑軸承只要一在載荷下工作，軸承就會產生細微磨損。EP系列軸承同樣如此，在啟動階段，當細微磨損發生時潤滑脂就會滲出逐漸填滿摩擦面和轉移到對磨軸表面(圖表4)，當對磨軸工作區域被潤滑脂布滿后形成一層很薄的潤滑隔離膜，此時軸承的起始磨損幾乎結束，在后期長時間的工作中軸承的磨損速率大大降低且較穩定（圖表5）。

軸承的載荷

■ 載荷計算方法

◇ 直套、翻邊產品 P= F / d×L (N/mm2) F=軸承承載值 (N) d=軸徑 (mm2) L=軸徑長度(mm2) ◇ 止推墊片 P= 4F / π(D2-d2) (N/mm2) F=墊片承載值d (N) D=墊片外徑 OD(mm2) d=墊片內徑 ID(mm2) 由于受配合間隙、材料強度、內部油槽等原因的影響，軸承的真正承載面壓(Pact)會大于理論計算值(Pmean)。

■ 最大表面靜載荷

軸承實際工作動載荷往往略小于數據表中推薦最大表面靜載荷，由于軸與軸承配合總是存在間隙，所以軸承實際工作承載面積并不是軸承的投影面積，此面積的大小由配合軸公差尺寸所決定。此值適合于軸靜止不動或運行速度低于0.01m/s，更高的載荷在運行時間很短也是可能的（短時間指3分鐘以內）。

■ 載荷與溫度、速度的關系

軸承的載荷會隨著軸承工作溫度的升高而逐步降低，當運行溫度超過最大使用溫度后軸承的承載能力會急劇下降（圖表7）。軸承的載荷會隨著軸承運行速度的加快而逐步降低，當運行速度加快后會導致軸承的摩擦溫度逐步上升，而載荷會隨著軸承溫度的不斷上升而逐漸降低。

對于滑動軸承來說，運行速度是個關鍵性參數，由于滑動軸承工作時與軸之間發生的是相對滑動摩擦而不是滾動摩擦，所以最大運行速度滑動軸承要遠低于滾動軸承。這里所說的速度是指軸與軸承之間運行的相對線速度而不是轉速。

■ 線速度計算公式

軸承的速度

EP系列軸承所允許的最大速度見圖表8。這些數值是在軸承載荷極小時取得的極限速度，實際運用中這些速度是很難達到的，因為軸承在工作中不可避免的要承受工作載荷，當軸承載荷加大時所允許的運行速度就會減小。由于軸承的速度與軸承的運行溫度成反比關系，所以軸承不同的運行方式所允許的最大速度也不同。

圖表8：軸承最大運行速度

材料	旋轉	擺動	直線
EPT	0.1	0.7	3.0
EPG	1.0	0.7	4.0
EPH	1.0	0.7	3.0
EPX	1.5	1.1	5.0
EPJ	1.5	1.1	8.0
EPS	2.0	1.4	5.0

軸承的溫度

EP系列軸承都限定了最低和最高使用溫度。最低使用溫度是指軸承材料會變脆的臨界溫度(圖表10)，最高使用溫度是指軸承耐磨性能不會改變的臨界溫度，短期運行最高溫度是指軸承材料會變軟的臨界溫度（圖表9）。如軸承經常在高溫和低溫下交替使用，軸承有可能發生脫落現象，所以此時必須借助于輔助裝置確保軸承正常運行。

圖表9：軸承最高運行溫度

圖表10：軸承最低運行溫度

材料	起始溫度
EPT	-40
EPG	-40
EPH	-40
EPX	-100
EPJ	-50
EPS	-200

圖表11：提供定位機構的起始溫度表

材料	起始溫度
EPT	-40
EPG	-40
EPH	-40
EPX	-100
EPJ	-50
EPS	-200

軸承的PV值

PV值是指軸承在一定的載荷和線速度條件下的乘積值，軸承的PV值是評價滑動軸承綜合性能的一個重要指標。實際PV值與軸承的使用壽命成反比關系(圖表12)，因此建議設計時盡可能使用比較低的PV值，以確保軸承會有更長的使用壽命。 PVPerm.=(K1×π×λk×△T / μ×s) + (K2×π×λs×△T / μ×b1×2) ×y1×y2×10-3 這里： K1，K2 = 散熱系數（K1=0.5, K2=0.042） s = 軸承的壁厚（單位：毫米） b1 = 軸承的長度（單位：毫米） μ = 摩擦系數 λs = 軸的熱傳導性 λk = 軸承的熱傳導性 △T = （Ta - Tu） Tu = 環境溫度 Ta = 最高運行溫度 Y1 = 間歇操作的校正因子 Y2 = 潤滑操作校正因子

間斷運行修正系數y1

在很多場合軸承運行并不是連續工作，由于軸承短期工作（運行時間10分鐘以內）而永遠達不到最高允許溫度，那么軸承允許的PV值就會增加，因為在停止運行時間內軸承因摩擦產生的摩擦熱得到了充分的散發。圖表13說明了軸承停止時間與運行時間不同比例下的軸承PV值修正系數y1;

潤滑運行修正系數y2

圖表14：PV值在不同潤滑方式時的修正系數y2

潤滑	修正系數
干運行	1
脂潤滑	2
水潤滑	4
油潤滑	5

軸承的磨損

由于軸承的耐磨性能受到很多因素的影響，所以很難準確描述軸承的磨損或壽命。通過無數次的試驗表明影響軸承耐磨性或壽命的因素有：載荷、速度、運動方式、軸材料與粗糙度、環境溫度與灰塵、外界潤滑介質類別等等。軸承的耐磨性一般隨著載荷、速度、溫度的增加而逐漸降低，當有外界潤滑介質存在時軸承的耐磨性會成倍提高。我們推薦使用軸的粗糙度為Ra0.2 - Ra0.8，軸過于粗糙或太光滑都會導致磨損加劇，軸過于粗糙就像刮刀一樣刮傷軸承的摩擦面，軸太光滑會在摩擦面與軸承表面發生膠合導致磨損增大。對于軸的材料EP系列軸承沒有特別限定，但由于各種軸材料對軸承的磨損影響程度不同，故我們推薦使用較為通用的表面鍍硬鉻軸材料，對軸的硬度同樣沒有限定，但我們推薦使用HRC35以上的軸材料，以避免軸承起始工作階段軸的磨損。

圖表15：軸或基座材料的導熱性

材料	熱導性[W/m x k]
碳鋼	46
硬化鋼	46
硬鉻軸	46
不銹鋼	16
鋁合金	204
塑料	0.24

軸承抗UV性能

軸承抗UV性能滑動軸承用于戶外設備時就會經常暴露在各種惡劣的環境中?？筓V性能是各種軸承材料抵抗UV射線破壞能力的一個重要指標。EP系列塑料軸承抗UV性能對照表見圖表16。

軸承化學抗性

EP系列塑料軸承常常被用于有化學介質接觸的場合，此時軸承的抗化學腐蝕性能就顯得尤為重要。由于化學介質可能會導致軸承材料在結構成份上發生變化，這種變化主要取決于化學介質的種類、溫度、暴露時間以及軸承的載荷與運動方式，有時化學介質充當了有效的潤滑劑從而會延長軸承的使用壽命。詳細見圖表16。

圖表16：軸承抗UV性能和化學抗性

軸承安裝

■ 座孔：EP系列塑料軸承配合座孔的材料無特別限定，但座孔一端必須倒角25。以避免軸承壓入時刮傷外徑，壓裝時應該采用階梯芯軸緩慢壓入，禁止直接擊打端面，以免變形影響軸承尺寸，EP系列產品內徑公差均是壓入H7標準孔后所得到。

■軸： EP系列塑料軸承配合軸的材料無特別限定，但銘遠推薦使用鍍鉻硬軸。為了使軸在裝配過程中更簡單且不損傷軸承內摩擦面，軸的端面必須有倒角圓滑過渡。另外軸表面粗糙度對軸承的摩擦系數有較大影響，軸太光滑摩擦面會產生爬行現象或產生尖叫聲，軸表面太粗糙會加快軸承磨損。我們推薦使用軸表面粗糙度為 Ra0.2-0.8．軸承摩擦系數與表面粗糙度關系見圖表19。

圖表18：EP系列軸承配合公差

直徑mm2	壓裝后公差E10	安裝孔徑H7	配合軸徑h9
＞0~3	+0.014~+0.054	0~+0.010	0~-0.025
＞3~6	+0.020~+0.068	0~+0.012	0~-0.030
＞6~10	+0.025~+0.083	0~+0.015	0~-0.036
＞10~18	+0.032~+0.102	0~+0.018	0~-0.043
＞18~30	+0.040~+0.124	0~+0.021	0~-0.052
＞30~50	+0.050~+0.150	0~+0.025	0~-0.062
＞50~80	+0.060~+0.180	0~+0.030	0~-0.074
＞80~120	+0.072~+0.212	0~+0.035	0~-0.087
＞120~180	+0.085~+0.245	0~+0.040	0~-0.100