碳纤维增强复合材料在自润滑轴承中的应用2

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碳纤维复合材料论文

碳纤维复合材料论文

碳纤维复合材料论文标题:碳纤维复合材料:制备、性能与应用摘要:碳纤维复合材料是一种重要的先进材料,在航空航天、汽车制造、体育器材以及其他领域具有广泛的应用前景。

本文综述了碳纤维复合材料的制备方法、性能特点以及其在不同领域的应用研究,旨在为碳纤维复合材料的研究和应用提供一定的参考。

1.引言随着科技的进步和产品性能需求的提高,新型材料的研究和应用成为一个重要的研究方向。

碳纤维复合材料以其高强度、低密度、优异的机械性能和化学稳定性等特点,受到了广泛关注。

2.碳纤维复合材料的制备方法2.1碳纤维的制备工艺2.2树脂基体的制备方法2.3复合材料的制备工艺2.4其他制备方法的研究进展3.碳纤维复合材料的性能特点3.1机械性能3.2热性能3.3电性能3.4耐腐蚀性能4.碳纤维复合材料在航空航天领域的应用4.1飞机结构件4.2发动机部件4.3航空航天用复合材料板5.碳纤维复合材料在汽车制造领域的应用5.1车身材料5.2引擎附件5.3车内装饰材料6.碳纤维复合材料在体育器材领域的应用6.1网球拍6.2高尔夫球杆6.3自行车车架7.碳纤维复合材料的未来发展趋势对碳纤维复合材料未来的发展趋势进行展望,并提出了一些研究方向和应用前景。

包括在材料性能的进一步提高、制备工艺的优化、成本的降低等方面。

结论:碳纤维复合材料以其出色的性能和广泛的应用领域,成为了当今研究热点。

本文综述了碳纤维复合材料的制备方法、性能特点以及在航空航天、汽车制造和体育器材等领域的应用情况,并对其未来的发展趋势进行了展望。

碳纤维复合材料在各个领域的应用前景广阔,值得进一步深入研究和应用。

碳纤维增强复合材料及其应用研究

碳纤维增强复合材料及其应用研究
关键词:碳纤维复合材料;铺层;产品;轻量化 中图分类号:TQ343.4;TB332 文献标识码:A 文章编号:1671-0711(2020)10(上)-0230-02
目前,生产和销售的产品结构采用玻璃钢(复合材料, 主要成分是树脂和玻璃纤维)箱体,其导热系数为 0.4W/(nk), 密度为 2.3g/cm,且具备较高的拉伸强度,是一种综合性能 优异的复合材料。随着材料技术的不断更新发展,市场对于 轻量化需求日益突出,然而,在现有玻璃钢材料基础上,其 结构形式已无法实现更高的减重目标。碳纤维复合材料具有 质轻、比强度高、比刚度大、抗疲劳好、减震性好等特点, 本文将对不同铺层结构的碳纤维复合材料进行分析,结合产 品进行轻量化设计应用研究。 1 碳纤维增强复合材料
7.8
1.08
210
制造技术成熟,耐蚀性性好,成本低
机械性能较弱,强度偏低
1.5 ~ 2
2.0 ~ 7.0 200 ~ 700
力学性能优异,轻量化程度高
成本高,加工工艺复杂烦琐
1.4 ~ 2.5
1.5
42
优秀低绝缘、高低温及抗腐蚀能力,价格较低
性脆,耐磨性较差
保各部分的建设情况能够严格按照施工设计要求落实。 5 结语
(2)采用足够多的铺层,并使其纤维轴线与内力拉压 方向一致时,可以最大强度利用复合材料的高强度特性;
(3)避免相同纤维取向的铺层叠置; (4)对于较厚的层合板,相邻铺层纤维角度比一般不 超过 6°; (5)铺层中以 0°、±45°、90°的四种铺层角度, 每种占比应不少于 10%,以避免任何方向的基体直接受载; (6)载荷 0°方向时,避免采用 90°的层组,应该用
为了得到最优铺层方案,保证碳纤维复合材料满足刚 度需求,在初始设计过程中,根据铺层原理,选用环氧树 脂为基体,选用厚度为 0.3mm 的碳纤维板层,按照(0°、 45°、90°、-45°、0°)的铺层角度进行复合层板的设计, 本文以下所述碳纤维样片、碳纤维产品材料,均采用该铺层 方案进行设计和加工。 3 有限元分析及实验验证 3.1 有限元分析

碳纤维增强材料

碳纤维增强材料

碳纤维增强材料
碳纤维增强材料是一种高性能复合材料,由碳纤维和树脂基体组成。

碳纤维是一种高强度、高模量的纤维材料,具有优异的机械性能和化学稳定性,是目前最先进的增强材料之一。

碳纤维增强材料在航空航天、汽车制造、船舶建造、体育器材等领域有着广泛的应用。

首先,碳纤维增强材料具有极高的强度和刚度,比重小、耐腐蚀性好,具有优异的机械性能。

碳纤维的拉伸强度是钢的几倍,同时具有很高的弯曲刚度和抗冲击性能,能够有效提高材料的承载能力和抗疲劳性能。

这使得碳纤维增强材料成为航空航天领域的理想材料,可以大幅度减轻飞机和航天器的重量,提高其飞行性能和燃油效率。

其次,碳纤维增强材料具有优异的耐腐蚀性能和化学稳定性。

由于碳纤维的主要成分是碳元素,因此具有很高的化学稳定性,能够抵抗酸、碱等化学腐蚀,同时不会受潮、老化,具有很长的使用寿命。

这使得碳纤维增强材料在海洋工程、化工设备等领域有着广泛的应用,能够有效延长设备的使用寿命,降低维护成本。

此外,碳纤维增强材料还具有良好的导热性能和电磁屏蔽性能。

碳纤维具有优异的导热性能,能够有效传导热量,使其在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。

同时,碳纤维还具有良好的电磁屏蔽性能,能够有效隔绝电磁波,保护设备和人员的安全。

总的来说,碳纤维增强材料具有优异的机械性能、耐腐蚀性能、导热性能和电磁屏蔽性能,是一种理想的高性能复合材料。

随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展,碳纤维增强材料将会有着更广阔的发展前景,为各个领域的发展提供强有力的支持。

关节轴承自润滑材料摩擦学性能及轴承寿命预测研究现状

关节轴承自润滑材料摩擦学性能及轴承寿命预测研究现状

自润滑关节轴承由于具有结构简单、承载能力强、适应温度范围广、在服役过程中无需添加润滑剂等特点,被广泛应用在航空航天、水利电力、军工机械等行业。

与此同时,高端、精密、大型装备的发展对自润滑关节轴承的摩擦学性能、使用寿命和可靠性提出了更高的要求。

自润滑关节轴承所使用的自润滑材料性能直接决定了轴承的寿命和性能水平,因此开展对自润滑材料性能的研究成为提高自润滑关节轴承质量和延长其寿命的关键。

自润滑关节轴承通过在轴承外圈内侧粘结、镶嵌固体润滑材料或者表面改性生成润滑膜层等方式形成润滑结构,该部分润滑结构与轴承内圈形成自润滑摩擦面。

图1所示为轴承分别以内侧粘结PTFE衬垫、表面溅射沉积碳基薄膜的方式实现自润滑。

图1 自润滑关节轴承结构:(a) 衬垫类自润滑关节轴承;(b) 碳基薄膜型自润滑关节轴承目前,自润滑衬垫材料大致分为三种,即金属背衬层状复合材料、聚合物及其填充复合材料和PTFE纤维织物复合材料。

自润滑衬垫材料的摩擦学性能、衬垫粘结前的处理方式、粘结方式、编织纹路等因素影响着自润滑关节轴承的使用性能。

关节轴承自润滑衬垫材料摩擦学性能衬垫类关节轴承利用粘结剂将织物衬垫粘结到轴承外圈内表面作为润滑层,将轴承内外圈之间的钢对钢摩擦转化为编织物对钢的摩擦,在保证轴承自润滑的同时降低摩擦系数。

目前,国内外学者对衬垫类关节轴承的摩擦磨损性能研究大都集中在衬垫材料性能的优化方面,通过对织物衬垫复合材料改性、优化编织结构、改变纤维的捻制方式和衬垫层数,以及对摩擦对偶面进行表面织构等手段提高关节轴承的减摩耐磨性能。

01衬垫材料的组分衬垫类自润滑关节轴承大都以低摩擦聚合物为主要成分,如聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)等。

目前国内外轴承企业大都以PTFE作为衬垫材料的主要成分,同时填充其他功能性纤维。

聚四氟乙烯是有机高聚物,分子结构是C₂F₂,其中C、C原子以及C、F原子之间都以共价键结合,具有较大的结合能,如图2所示,分子链之间极易滑移,表现出低摩擦的特性。

复合轴承尺寸规格

复合轴承尺寸规格

复合轴承尺寸规格一、复合轴承的尺寸规格概述复合轴承是由多种材料组成的轴承,一般由三层构成:中间层是高聚物材料,表面是一层金属材料,内层是滑动层,可以减少摩擦和磨损。

复合轴承的尺寸规格因不同类型而异。

下面分别介绍复合轴承分类及其尺寸规格。

二、聚四氟乙烯复合轴承的尺寸规格聚四氟乙烯复合轴承又称PTFE复合轴承,具有良好的自润滑性、耐磨性和耐高温性能。

该轴承的尺寸规格一般为内径d=10mm-150mm,外径D=30mm-190mm,厚度为B=12mm-60mm。

三、金属矩阵复合轴承的尺寸规格金属矩阵复合轴承具有高强度、高温耐性和较高的刚性等特点。

该轴承的尺寸规格一般为内径d=6mm-200mm,外径D=10mm-300mm,厚度为B=3mm-40mm。

四、碳纤维复合轴承的尺寸规格碳纤维复合轴承具有轻质、高强度和耐腐蚀的特点。

该轴承的尺寸规格一般为内径d=10mm-200mm,外径D=19mm-310mm,厚度为B=7mm-80mm。

五、纤维增强复合轴承的尺寸规格纤维增强复合轴承具有高耐磨性和高强度的特点。

该轴承的尺寸规格一般为内径d=4mm-300mm,外径D=10mm-320mm,厚度为B=4mm-60mm。

综上,复合轴承的尺寸规格因不同类型而异,选择合适的复合轴承需要根据实际应用场景和需求来选型。

在使用时,要注意轴承的类型和正确安装方式,以确保轴承的正常运行和使用寿命。

【结论】本文详解了复合轴承的尺寸规格,介绍了不同类型的复合轴承的尺寸和特点。

选择合适的复合轴承需要根据实际应用场景和需求来选型,使用时也要注意轴承的类型和正确安装方式,以确保轴承的正常运行和使用寿命。

复合轴承材料

复合轴承材料

复合轴承材料
复合轴承材料是一种由金属基体和复合材料层组成的轴承材料,它具有高强度、耐磨损、耐腐蚀等优良性能,被广泛应用于机械设备、汽车、航空航天等领域。

本文将从复合轴承材料的组成、性能特点、应用领域等方面进行介绍。

首先,复合轴承材料的组成主要包括金属基体和复合材料层。

金属基体通常采
用铜、铝、铁等金属材料,具有良好的导热性和导电性,能够承受较大的载荷。

复合材料层则由树脂、纤维等材料复合而成,具有良好的耐磨损、耐腐蚀性能。

这种双层结构使得复合轴承材料既具备了金属材料的强度,又具有了复合材料的优异性能,能够满足各种复杂工况下的使用要求。

其次,复合轴承材料具有优良的性能特点。

首先,它具有高耐磨损性能,能够
在高速高负荷条件下保持良好的工作状态,延长使用寿命。

其次,复合轴承材料具有良好的自润滑性能,能够减少摩擦损失,提高工作效率。

此外,它还具有良好的耐腐蚀性能,能够在恶劣环境下长期稳定工作。

综合这些性能特点使得复合轴承材料在各种机械设备中得到广泛应用。

复合轴承材料在机械设备、汽车、航空航天等领域有着广泛的应用。

在机械设
备中,复合轴承材料能够承受高速高负荷的工作条件,保证设备的稳定运行。

在汽车领域,复合轴承材料能够减少摩擦损失,提高发动机效率,降低能耗。

在航空航天领域,复合轴承材料能够满足轻量化、高强度的要求,保证飞行器的安全可靠运行。

综上所述,复合轴承材料具有双层结构、优良的性能特点和广泛的应用领域,
是一种性能优越的轴承材料。

随着科技的不断进步,相信复合轴承材料将在未来得到更广泛的应用和发展。

碳纤维复合材料的研究进展及其应用

碳纤维复合材料的研究进展及其应用

碳纤维复合材料的研究进展及其应用碳纤维复合材料是一种由高强度的碳纤维与树脂基体组成的复合材料。

由于具有高强度、低密度、优异的耐高温性能以及良好的耐腐蚀性等特点,碳纤维复合材料在航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域有着广泛的应用。

本文将对碳纤维复合材料的研究进展及其应用进行探讨。

首先,碳纤维复合材料的研究进展主要集中在材料的改性与强化方面。

目前的研究包括改进纤维表面处理技术、改善树脂基体的改性方法以及提高复合材料界面结合强度等方面。

例如,通过改进氧化法和表面改性方法,可有效提高碳纤维的表面活性,增加与树脂基体的相容性,提高界面结合强度。

同时,研究人员还通过添加纳米颗粒等方法,实现了对碳纤维复合材料性能的进一步增强。

其次,碳纤维复合材料在航空航天领域具有重要的应用价值。

碳纤维复合材料的低密度和高强度使其成为制造飞机和航天器的理想材料。

目前的研究主要集中在开发高性能、轻质碳纤维复合材料结构件,以减轻飞机和航天器的重量、提高燃油效率和载重能力。

比如,碳纤维复合材料可以应用于飞机机身、机翼、尾翼等部件的制造,能够显著提高航空器的综合性能。

此外,碳纤维复合材料在汽车制造领域也有广泛的应用。

由于碳纤维复合材料具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能,它可以减轻汽车重量,提高车辆的燃油经济性和行驶性能。

目前的研究主要集中在开发碳纤维复合材料车身结构的制造工艺和材料设计。

例如,研究人员正在探索如何将碳纤维复合材料应用于汽车车身各个部位,设计出更轻、更坚固的车身结构。

此外,碳纤维复合材料还在船舶制造、体育器材制造等领域有着广泛的应用。

在船舶制造领域,碳纤维复合材料可以替代传统金属材料,减轻船舶重量,提高船舶的速度和燃油效率。

在体育器材制造领域,碳纤维复合材料可以制造出更轻、更坚固的高尔夫球杆、网球拍等器材,提高运动员的竞技水平。

总之,碳纤维复合材料的研究进展及其应用前景广阔。

随着材料科学和工艺技术的不断发展,碳纤维复合材料将在更多的领域得到广泛应用,推动相关产业的发展。

碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能研究

碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能研究

碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能研究随着工业领域的快速发展,碳纤维增强复合材料的应用越来越广泛,尤其是在高端制造和航空航天等领域。

然而,由于其特殊的材质结构和制造过程,其摩擦磨损性能一直是一个关注的焦点。

因此,本文将重点探讨碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能研究,并对其发展趋势进行分析。

一、碳纤维增强复合材料简介碳纤维增强复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的材料,碳纤维具有轻质、高强度、高模量等优点,是一种高性能材料,从而提高了复合材料的性能。

碳纤维增强复合材料在航空、汽车、船舶、电子、医疗等领域得到了广泛的应用和发展。

二、碳纤维增强复合材料的摩擦磨损机理从宏观层面来看,碳纤维增强复合材料的摩擦磨损主要受到以下几个因素的影响:1.材料组成和结构:碳纤维的含量和分布等因素会直接影响摩擦磨损性能。

2.工艺参数:制造过程中的温度、压力和固化时间等参数也会对材料的摩擦磨损性能产生影响。

3.摩擦副材料和工作条件:不同材质的摩擦副材料和不同的工作条件会直接影响复合材料的摩擦磨损性能。

从微观层面来看,碳纤维增强复合材料的摩擦磨损主要受到以下几个机理的影响:1.材料的微观结构:碳纤维的方向、分布、长度等因素,以及树脂基体的分布和质量等因素都会直接影响摩擦磨损性能。

2.接触力和应力状态:摩擦副材料的接触力和应力状态也会直接影响复合材料的摩擦磨损性能。

3.失效机理:摩擦过程中,材料的断裂、剥离和热软化等失效机理也会导致复合材料的摩擦磨损。

三、碳纤维增强复合材料的摩擦磨损测试方法为了研究碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能,需要采用适用的测试方法。

常用的测试方法包括:1.根据ASTM标准,采用球-盘式摩擦实验仪对材料进行摩擦磨损性能测试。

2.采用高温摩擦实验仪对碳纤维增强复合材料在不同温度下的摩擦磨损性能进行测试。

3.采用动态摩擦测试机对材料的摩擦性能进行研究。

四、碳纤维增强复合材料的摩擦磨损性能改进研究由于摩擦磨损性能是碳纤维增强复合材料应用的一个重要限制因素,因此,研究如何改进其摩擦磨损性能成为一个重要的课题。

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碳纤维增强复合材料的研究开发以热固性树脂制成的轴承在市场上出现以来,在轴承领域里,各种聚合物和聚合物为主的各种混合物的应用已不断增加。

可以用作轴承材料的塑料品种很多,如聚四氟乙烯、尼龙、聚酰亚胺、聚甲醛、低压聚乙烯等,它们都有很好的自润滑性,摩擦系数小,功率损耗比金属轴承约小15 %。

聚四氟乙烯为目前氟塑料中综合性能最突出、应用最广、产量最大的一个品种,它有高度的化学稳定性,耐强腐蚀,极好的自润滑性,摩擦系数极小等特点。

但纯聚四氟乙烯尺寸稳定性差,耐磨性差,而加入填充剂可以改善其摩擦性能,提高其硬度和强度。

经过反复试验,我公司开发出新型热固型钨-碳纤维轴承,相比传统轴承,钨-碳纤维轴承具有更好的性能和性价比。

2 W-CFRP 轴承的工作机理与摩擦特性2.1 W-CFRP 轴承的工作原理W-CFRP 轴承一般与金属轴形成一对旋转摩擦副。

在跑合阶段,由于旋转轴表面有一定的粗糙度,具有不同的“凸峰”和“凹谷”,夸大来讲就好像钢锉一样对W-CFRP 轴承内表面产生磨削作用,磨削下来的W-CFRP 大部分填充到凹谷中。

随着转轴运动的持续进行,磨削下来的W-CFRP 粉末累积量不断增加,填充更多的凹谷。

“磨削一填充”过程持续进行,导致转轴表面上所有凹谷均填满了W-CFRP 微屑。

在转子重力作用下,凹谷内W-CFRP 微屑被压实,使轴外表面紧密粘附一层W-CFRP 膜层,且形成连续光滑面。

这全过程完成了轴承内表面W-CFRP 的部分“转移”,转移的结果是:由金属与W-CFRP 两种材料变为W-CFRP 一种材料之间的相互摩擦。

由于CFRP 良好的自润滑性能,因此在跑合以后的工作阶段,轴承表面的磨损量随之下降到一个极低的水平,从而使摩擦副表面得到保护,大大减轻了转轴与轴承表面的磨损,延长了工作寿命。

2.2 W-CFRP 轴承的摩擦磨损特性自润滑轴承属于干摩擦,因此可根据古典摩擦理论的基本公式求出其摩擦力,进而求出轴承的耗功量。

F=fW式中F—摩擦力,kgf ; f —摩擦系数:W —接触面积的法向载荷,kgf 。

公式中的摩擦系数 f 只适用于干摩擦或边界摩擦的状况。

对于任一给定摩擦副的表面,其摩擦力大致与载荷成比例,因而摩擦系数 f 为一常数。

就初步近似而言,摩擦力也与物体的面积无关。

然而摩擦系数 f 不能视为接触时材料的恒定特征值,因为摩擦力取决于许多可变因素,例如表面的宏观形状、表面粗糙度、表面可能形成的膜、滑动速度等。

我们测得CFRP 轴承与碳钢对摩的摩擦系数 f ≈ O.17 ~0.24 。

磨损决定无润滑轴承的使用寿命,而磨损率取决于材料的机械性质和摩擦特性,并随载荷和速度的增加而增大,但不与运转时间成线性比例关系,即磨损率一般不是常数。

W-CFRP 轴承的制造有一定的难度,首先是热固型材料有常温下就有一定的粘度,跟钨的烧结过程前段要均匀的将钨和碳纤维表面充分接触,量的控制要相当均匀,否则就有可能造成钨堆积,或钨缺失,这样都不能最大限度发挥两种材料的优势。

根据我们的实际情况,我们选用三步成型工艺。

先解决两种材料的结合问题,然后解决固化过程中的流动性问题,这影响固化后的强度和固化后的表面致密度和光滑度。

再就是解决3.1 原料的选择与处理(1) 碳纤维( 简称CF) 。

是PNA经过预氧化和碳化处理后制成的一种增强骨架材料,它具有高强度、高模量、底密度、耐高温、抗烧蚀、耐腐蚀等特殊性质,有很底的线胀系数,室温时差不多为负值( 约为 1.0 × 10 -8 / 摄式度以下) ,而在200 ~ 400 摄式度时则接近于零。

它的摩擦系数很小,特别在与金属对摩时更是如此。

我公司采用的CF 是PAN 系列,主要性能如表 1拉伸强度拉伸模量密度g/cm 34950MPa 230GPa 1.75CF 经过一系列工艺处理过程,最后达到要求的含水量和纤维长径比。

(3)PTFE 树脂选用悬浮树脂,其性能参数见表 2 。

表 2 选用PTFE 的性能参数密度g/cm 3 拉伸强度MPa 加热失重(﹥400 ℃ )2 . 8~2 . 2 ﹥30 ﹤0.04%3.2 配方研究根据用户提出的不同机种工况条件和轴承的工作原理,要求材料刚性好、硬度强度高、耐磨损,我们研制出不同的材料配方。

通过实验,我们发现在P T F E 中加入适当比例的碳纤维、玻璃纤维及不同的金属粉等填料,能改善材料的性质,提高其硬度强度和刚度。

这些填料的加入还使CFRP 轴承抗蠕变性比PTFE 提高了10 倍,耐磨提高了约20 倍,硬度增加了300 %而且轴承工作稳定性得到大大改善。

选择合理配方,必须弄清使用工况条件,然后才能设计出C F 、PTFE 等填充剂的最佳配比。

通过三年多的试验,先后研制出十几种配方,从中优选出 5 种配方供生产使用。

3.3 成型工艺将各种原材料选定后,按一定配方混合。

混合必须均匀,然后进行中温固化等工艺过程,直至加工出成品轴承,全过程主要分四部分:(1) 配方设计与混合,这一步是关键。

(2) 预成型工艺。

成型压力的大小与收缩率有很大关系(3)精磨工艺(4)后整理工艺W-C FR P材料固化时发生的变化是物理化学变化的交替过程。

从体积上看是膨胀和收缩的过程,升温时体积增大,降温时体积减小;从相变上看,是一个晶相与无定型的相互转变的过程,当制品加热到一定温度时,其结晶区破坏,开始转变为无定型结构的胶态,此过程是可逆的,将制品冷却至转变点,又会由无定型态变为结晶态。

固化过程分升温、保温、降温三部分,其中每一部分都能影响制品质量,必须严格控制温度梯度。

(5)机加工。

将半成品按照结构设计要求进行机加工。

加工CFRP 与金属材料不同,需设计合理的工装,特殊刀具和特殊加工方法。

3.4 W-CFRP 轴承性能研制出的W-CFRP 轴承性能参数见表 3 。

表 3 W-CFRP 轴承性能参数密度g/cm3 1.6 硬度HB5抗压强度1200M Pa 磨擦系数0.13 磨痕宽度5mm 使用寿命大于10000 h4 CFRP 轴承的结构与设计特点W-CFRP 轴承可做成滑动轴承和推力轴承,根据使用要求,大致有三种形式:一是制作整体轴承;二是用金属作轴瓦,然后压入薄的W-CFRP 衬套;这种表面来看可以降低成本,但是操作不方便,增加了装配难度。

三是在金属瓦背上涂覆一层W-CFRP 衬。

目前就国内的技术条件来看,前两种成型方法比较成熟,使用效果好。

其形状见图 3 。

设计使用W-CFRP 轴承时,要针对其特点,着重考虑散热及热膨胀等问题。

4.1 配合间隙W-CFRP 材质的膨胀系数比金属小,导热系数也小,因此其间隙比金属轴承小一些,通常取轴承内径间隙为:2c =(O.006 ~ 0.015)d式2c —轴承内径与轴径的总径向间隙,mm ;d —轴径,mm ;但一般情况下2c 可小于0.1mm ( 当d< 10mm 时,允许2c < 0.1mm 的情况出现) ,一般不会发生轴承膨胀抱轴。

4.2 长径比1/d 与壁厚轴承长径比1/d=0.7 ~ 1.0 为最佳,此时容易散热,摩擦系数也小,一般情况下应保证(1/d)max ≤ 1.5 。

1/d 比值小,便于排出磨屑,对轴的变形和两轴承孔不同轴的敏感性亦低。

W-CFRP 轴承的壁厚,在保证强度和成型工艺许可的情况下,愈薄愈好,壁厚约为其内径的1/8 ~1/15 。

然而,在考虑长径比与壁厚时,还应考虑到轴承的承载能力。

4.3 表面粗糙度W-CFRP 轴承跑台期的磨损量和稳定运行期的磨损率均与其对摩轴表面的粗糙度有关。

通常表面粗糙度愈低磨损量愈小,但也不要太低,W-CFRP 轴承对摩件的粗糙度最好不要低于0.8 μm ,使W-CFRP 在开始跑合时,就有少量转移到对摩件表面上去,形成W-CFRP 与W-CFRP 间的摩擦。

当然轴的粗糙度也不能太高,一般取 3.2 ~ 0.8 μm 为宜,否则对轴承内表面切削太严重,加剧磨损,引起机器工作不平稳。

5 结论根据对W-CFRR 轴承与材料的研制以及工业考核使用情况,可得出如下看法:(1)W-CFRP 轴承价格低廉、结构简单、成型加工制造容易,根据需要可做成各种形状,还可做成卷制轴套式滑动轴承( 见图3a ) 。

(2) 优异的自润滑性、耐磨性、摩擦系数底(f=0.17 ~0 .24) ,10000 小时磨损量约为0.15mm 。

在有油润滑下运行时,其性能往往成10 地增长,摩擦系数又非常稳定,比金属优越的多,所以建议在工艺允许情况下尽量在开始工作前涂以润滑脂或定期加少量润滑油。

(3) 有较高的强度与硬度。

(4) 优良的防污染性和防腐蚀性。

W-CFRP 轴承受灰尘、杂质污染的影响很小,它有较好的“镶嵌性”,能把灰尘、金属微粒之类的物质“吃”进去,使它们在压力作用下嵌入到W-CFRP 界面下边,减小对摩擦副的磨损。

(5) 特别适合于具有高真空、强放射性照射、高温和超低温、腐蚀性介质以及容易遇油中毒介质等工况。

(6) 轴的粗糙度应保持在 3.2 ~ 0.8 μm 范围内。

(7) 相对金属轴承来说,W-CFRP 轴承线胀系数是金属的十分之一不到,导热性较差,设计制造时应很好掌握摩擦副间的配合间隙,一般取间隙2c =(0.006 ~ 0.015)d 为宜市场前景:由于W-CFRP轴承的良好性能,它可以在多种场合下取代金属材料有尼龙材料使用,特别是在大型;超大型轴承上使用,能大大降低生产成本;减少生产的周期;同时在大型轴承上使用,能减少75%的轴承重量;减少装配及调整时间,增加使用寿命,减少设备维护时间等。

主要的应用领域:大型机械设备;风电设备;矿山设备;大型轮船等。

跟传统的金属轴承优势:材料成本高于金属材料,按吨来讲计算,基本上金属材料的近30倍。

按体积来计算是金属材料的8倍。

但是生产成本却降低到原来30%,维护成本减少70%,军用膨胀系数是金属的十分之一,精度跟金属材料一样,后加工方案同金属材料,使用寿命提高一倍,安装方便,综合来看,W-CFRP轴承有绝对的优势。

我们的目标是在国内生产最轻最大的W-CFRP轴承,最终在多个行业取代金属材料,成为国内W-CFRP轴承的开导者。

为中国机械行业提供最好的;最轻的;最耐磨的轴承。

研究团队:将同中南工业大学联合开发,由中南工业大学提供强有力的理论指导,由我公司具体实施,并最终早日实现产业化,规模化生产。

开发同期:我们经过四年时间已开发生产出小直径的W-CFRP轴承,在食品及矿山机械上使用,效果明显。

但是这些行业的轴承由于要求高太高,对价格反应较敏感,对质量要求不敏感,因而只有少部分企业在使用,为此,我们将计划转向大型特种轴承的研发方面,基础工作已做了许多,等有一定的设备和资金条件后就可以将大型特种轴承开发生产出来,最终实现产业化。

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