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导杆轴承

产品描述

PolyLube 导杆轴承设计用于替代传统的金属导杆轴承。用 PolyLube 导杆轴承替代传统的金属导杆轴承是一种直接的改变。通常,金属导杆轴承替代方案的出现是因以下一个或多个因素引起的:

PolyLube 导杆轴承通常提供两种型号:一种是使用烧结聚四氟乙烯内衬的 PolyLube 轴承,另一种是使用聚四氟乙烯纤维内衬的 PolyLube 轴承。现在最常用的是采用烧结聚四氟乙烯内衬的 PolyLube 轴承,这是因为它在两个主要性能方面强于聚四氟乙烯内衬轴承:启动条件下的摩擦系数以及聚四氟乙烯薄膜转移至磨损面。

采用 POLYLUBE 导杆轴承进行设计的理由:

  • 改善粘滑性能
  • 优化运转时的摩擦响应
  • 明显地减少轴划痕
  • 延长轴承寿命
  • 减小轴承剖面尺寸
  • 显著改善滑动负载/偏心能力
  • 增加轴承的承载能力
  • 增强的耐蚀腐性
  • 容许更具成本效益的轴表面光洁度
  • 减少重量
  • 消除电化反应

导杆轴承特性

玻璃纤维带轴承,建议用于无污染环境。

MRP 轴承,建议用于污染环境。

玻璃纤维带

极限抗压强度 483 N/mm2 (70,000 PSI)
单位负荷极限 48 N/mm2 (7,000 PSI)
温度范围(标准配方) -198 至 +163°C(±325°F)
热膨胀系数 12.67 x 10-6 m/m/°C (7 x 10-6 in/in/°F)
导热系数 0.26 - 0.33 W/m*°K [1.8-2.3 (BTU*in(hr*ft2*°F))]
吸湿(2 小时) 0.12%
吸湿(24 小时) 0.16%
比重 1.95

MRP 轴承

极限抗压强度 483 N/mm2 (70,000 PSI)
单位负荷极限 207 N/mm2 (30,000 PSI)
温度范围(标准配方) -198 至 +163°C(±325°F)
热膨胀系数 12.67 x 10-6 m/m/°C (7 x 10-6 in/in/°F)
导热系数 0.26 - 0.33 W/m*°K [1.8-2.3 (BTU*in(hr*ft2*°F))]
吸湿(2 小时) 0.12%
吸湿(24 小时) 0.16%
比重 1.87

与常见的导杆轴承材料作比较

PolyLube 与烧结 (PM) 结构青铜

烧结金属粉末 (PM) 结构轴承依赖于在烧结工艺中封装于金属结构中的内部润滑剂。随着轴承的转动,润滑剂由于自然的压缩和热膨胀作用而转移至磨损面,使得润滑剂流向轴承磨损区域,但随着轴承的磨损,润滑剂会与轴承销材料接触。这种类型的轴承材料存在着几个问题。

首先,这些轴承具有较差的动载荷和静载荷能力。在直线滑块应用中,较差的承载能力会引来更多问题。当轴承组件上的负荷增加时,轴承在运转过程中会磨损以适应新增的负荷。随着这一过程的持续,轴承适应性磨损的增加会导致滑块因自身溢出物增加而无法按照制造商的要求来运转,使得活塞偏心率增大而对密封件造成磨损。

其次,烧结结构青铜轴承的润滑机制可靠性差且容易耗尽。这意味着这些轴承材料容易产生轴划痕、高摩擦和高磨损。PM(金属粉末)轴承必须磨损以继续将润滑剂转移至磨损面。在直线滑动应用中,必须覆盖润滑剂的表面要比振动或旋转运动环境要大许多。正因如此,PM 结构轴承的摩擦响应和磨损特性会比性能较高的轴承材料下降得更快。

PolyLube 与金属背衬轴承

此类轴承材料可分为两种产品类型:一种是真正的环状结构金属背衬轴承,另一种是分离式滑动轴承。环状结构轴承的制造成本昂贵,其轴承内衬必须插入到轴承内径中。要完成此项工艺需要耗费劳力,而且需要二次劳力来对其进行加工以使轴承符合所需的公差,最终使得总体成本较高。

第二种类型的金属背衬轴承是较为常见的分离式滑动轴承。这种轴承在启动条件下具有良好的摩擦反应,但很容易出现过度磨损。聚四氟乙烯覆层非常薄(通常只有 0.127 mm (0.005“)),在直线运动应用中,由于聚四氟乙烯必须转移的表面面积要比传统的旋转或振动应用大得多,因而会迅速磨损。此外,由于金属背衬轴承的青铜内部结构上薄而软的聚四氟乙烯覆层会从轴承内径表面上被擦除,因而启动运行间隙变化十分快速。精确的运行间隙会随着内衬磨损而快速消失并尝试变得稳定。磨损会加快间隙的变化和装配松动,具体取决于轴的表面光洁度。PolyLube 复合材料自润滑轴承只需要最短的磨合期,并可在整个应用寿命中保持可靠的自润滑功能。

PolyLube 与 热塑性塑料轴承

热塑性塑料是常见的低成本导杆轴承材料。此类轴承材料与 PM 结构金属轴承具有许多共同的设计和性能限制,这是因为热塑性塑料的结构与 PM 金属轴承类似。但是热塑性塑料在直线运动环境中存在着另外两个问题。

******,如果应用中的滑动速度较高,则热塑性塑料导杆轴承无法承受快速摩擦反应而生产的高热量。最常见的热塑性塑料轴承等级材料会粘结在轴心上,并在轴承运转时发生机械性破裂。当机械和性能下降与速度有关时,润滑剂和填充料的总量可起到能动作用。

其次,热塑性塑料轴承材料易于发生冷流。在恒定负荷下,多数热塑性塑料导杆轴承会发生蠕变。蠕变会导致轴承组件出现溢出物并对所要维持的滑块精度产生负面影响。

轴沉积黑色碎屑

在某些直线运动应用环境中,正常的运转条件下轴的远端和近端会生产黑色碎屑。在使用烧结聚四氟乙烯轴承时,通常会产生这种碎屑。

这种碎屑通常是轴承销材料本身、内衬选择、轴承组件的减速速率共同作用的结果。在某些直线导轨应用中,当轴承组件减速时,自身的重量会形成宏观力学边缘滚动条件。对于烧结聚四氟乙烯内衬轴承(不是聚四氟乙烯纤维内衬轴承),这种减速会导致部分轴承内衬随着运动滚动并反转。聚四氟乙烯中的树脂的特性决定了其有可能与轴发生粘结。随着这一现象重复发生,金属背衬轴承的青铜内部结构上薄而软的聚四氟乙烯覆层会从轴承内径表面上被擦除,内衬会发生疲劳并开始大量地转移到轴上。精确的运行间隙会随着内衬磨损而快速消失并尝试变得稳定。磨损会加快间隙的变化和装配松动,具体取决于轴的表面光洁度。PolyLube 复合材料自润滑轴承只需要最短的磨合期,并可在整个应用寿命中保持可靠的自润滑功能。

碎屑沉积只在某些应用中出现,而并非所有应用环境中都会出现。在其他应用环境中,黑色碎屑的出现与烧结 (PM) 结构青铜或黄铜轴承有关。在这种情况下,黑色变色部分并不纯粹是材料在轴上沉积,而有可能是耐受能力低的环状结构轴承缺少润滑剂或受到污染而生产的划痕效果。

如果应用中轴上沉积有内衬碎屑,则解决办法是将轴承的磨损面替换成非树脂且非金属内衬。在这种情况中,Polygon 建议改成使用 PolyLube 纤维内衬轴承,如 PolyLube MRP 或 Z 系列轴承。这些轴承在其连续的架构中采用高韧性聚四氟乙烯纤维。这与采用聚四氟乙烯聚合物或其他树脂(如己醛)的烧结粉末形式的聚四氟乙烯系统是截然相反的,后者的聚四氟乙烯纤维随机分散在树脂中。

PolyLube 轴承的结构中具有高韧性聚四氟乙烯纤维,轴承组件在急剧的减速条件下也不会在轴上沉积聚四氟乙烯或树脂载体介质。这是因为纤维内衬轴承的磨损面直接采用纤维长丝,而不是采用树脂浸渍。

POLYLUBE 内径密封配置

PolyLube 导杆轴承可容易地与 T 型唇刮油密封件、径向轴心密封件、O 型圈或其他类似的内部密封系统相结合。Polygon 的自有制造能力能够轻松且经济地结合安装常见密封系统所需的内径特点。

PolyLube 聚四氟乙烯带式内衬轴承具有两种厚度配置供选择。0.381 mm (0.015”) 内衬为标准配置,另外也提供 0.76 mm (0.030”) 内衬以符合密封件几何形状可能需要引入较厚的内衬以适应独特的内径特点。0.76 mm (0.030”) 内衬设计用于需要钻削内径以获得更小公差的应用,目的是尽可能地解决尺寸和细微偏心率问题。

PolyLube 制造能力

 

导杆轴承应用的一个共同制造细节是内部和外部沟槽的拐角圆角处理。因为 Polygon 采用钻石砂轮或沟槽工具来加工沟槽使其至少达到 0.38 至 0.51 mm(0.015 至 0.020")的拐角圆角。使用螺纹时通常会涉及到间隙。装配了配合部件后,轴承可以移动到一端或另一端,冲击着与活塞轴相关的轴承表面位置。这会对磨损产生负面影响。

另外一个常见的制造问题是内径的表面光洁度。这通常与 OEM 厂商对机加工青铜轴承的应用历史有关。由于青铜是通过片状固体进行机加工或压铸而制造出来的,其表面光洁度与制造工艺的速度和进给量有关。PolyLube 轴承的磨损面并非通过机加工制得,因此表面光洁度可以从制造要求中移除。

Polygon 能够将 TIR(总体指示量偏差)保持在内径到外径之间偏差小于 0.051 mm (0.002"),直径偏差范围为 ±0.0127 mm (±0.0005")。

机械和物理特性

PolyLube 导杆轴承采用纤维缠绕工艺制造,形成一个连续的玻璃纤维背衬,具有优良的机械特性(尤其是抗疲劳)。玻璃纤维缠绕结构采用高强度、耐腐蚀的环氧树脂作为基体材料。高强度的背衬允许使用(1.59 - 3.18 mm(1/16" - 1/8"))的薄壁轴承,往往可以减少成品轴承组件的大小和重量。该系列材料在较宽的温度范围 (-198 至 +163°C(±325°F)) 内具有出色的尺寸稳定性和性能可预测性。

此轴承的工作温度范围为 -198 至 +163°C(±325°F)。标准树脂配方的持续运转表面最高温度为 +163°C(325°F),这取决于负载特性。此轴承在这些温度条件下呈现热稳定性,因此在工作过程中轴承中几乎不会出现尺寸变化。空闲状态下,PolyLube 导杆轴承的膨胀系数约为 7 x 106 in/in/°F,与钢的膨胀系数相近,比某些金属还要小。

免责声明

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