新型SL减摩材料在钢闸门中的应用

2010-04-08王玉香张瑞华

黑龙江水利科技 2010年5期

王玉香，张瑞华

（黑龙江省水利第一工程处，黑龙江富裕 161202）

1 引言

由于历史的原因，早期在滑块的选材应用上选用各向异性材料-胶木滑道（块），在弧门支铰轴承及闸门主侧导轮轴承方面选用了铜套。近几年又有选用烧结铜粉和聚四氟乙烯的复合材料及镶嵌式铜套（MC油呢龙由于它自身的缺点已基本上被淘汰）。早年修建的水电工程，一些铜轴套和胶木轴套锈死或抱轴失效，管理部门深为焦虑。是什么原因引起?如何在今后设计中加以避免?本文进行了简明论述，并对当前设计选用较多的镶嵌式铜套等产品的使用，是否会出现锈蚀失效的问题，提出一些看法。为避免今后类似情况的发生，在材料的选用上，应选用各向同性和三场稳定性好的材料替代各向异性、界面突变性材料。水利行业中在轴承材料的选择上，尤其是在水润滑的轴承、启闭设备轴承，由于经常或长期与水接触，用金属材料做滑动轴承已被证明低于海水的腐蚀是不理想的，能提高设备的使用性能及寿命，使其做到自润滑、免维护。在水利设施上同样存在难以油润滑，环境潮湿的情况，金属轴套锈死严重。各种平面钢闸门的支承材料是保证平面钢闸门安全持久运行及减少钢闸门启闭力的重要部件，新型减摩材料对摩擦过程某些要素的试验数据表明，稳定的摩擦过程决定于工作表面上形成的二次结构（所谓工作层）的特性与性能。SL减摩材料是以不同的单体共聚的高分子为基础，并采用合成的稀土金属化合物及多种改性添加剂改性，通过特殊的合成工艺制造而成的均质聚合物，它兼有多种工程塑料（聚酰亚胺类、聚甲醛、聚砜等）之优点，并赋于共聚复合材料新的特性。在制品成型的同时，形成了高聚物，这与目前常用的高温挤压及注塑成型工艺显然不同，SL减摩材料所采用的工艺路线不但避免了高温冲击对材料结构的破坏，也把材料在挤出及注塑加工过程中因急冷定型及受热不均匀而形成的内应力影响加以消除。同时SL减摩材料使用特制的稀土金属化合物进行综合改性，在高聚物、减摩剂各组份之间形成配位化学键结合，保证了材料具有优异的自润滑性、低的摩擦系数、高的承压力、好的抗冲击性及耐磨损性。DL/T5018-94规范执行以来，新型减摩材料发展迅速，品种较多各有特色，新型减摩材料能使闸门安全持久运行及减少闸门启闭力起到重要作用。各种减摩材料经长期工程实践后，SL材料摩擦性能优异，动力消耗小、耐磨。SL材料的滑动轴承除油润滑良好的条件下使用，特别适合在大型工程上安全运行的减摩材料之一。

2 SL减摩材料系列的优点

2.1 经济价值

SL减摩材料比一般材料（包括进口材料）寿命长，比相同尺寸进口的同类性能材料价格便宜，所以SL减摩材料更具竞争力，它的高性能能给用户带来好的经济效益。

2.2 加工性好

SL减摩材料既有韧性又有足够的硬度，机加工性与金属一致，用户可购买半成品，根据装配要求在现场加工。尤其是修船时轴或轴承壳体处理后为保证轴承与轴的原来配合尺寸，半成品性的SL材料经加工后，即可与任何机轴、机壳相配合。

2.3 使用寿命长

SL减摩材料成分结构特殊，在水润滑时既有好的润滑条件又能够自洁，即使嵌沙也能达到减缓磨损的优越特性。不论在海水、河水和污水中，它与橡胶轴承相比，使用寿命均超过几倍;按国际检测比磨损率较一般材料耐磨性提高近一个数量级。比铁梨木、黄铜、酚醛树脂、巴氏合金、尼龙、塑胶等轴承相比磨损更小。

2.4 好的韧性

SL减摩材料的柔韧性使滑动在由于重载扭曲变形时，不会使轴承受到机械损伤，解决了非正常压力促使轴承过早失效的问题。

2.5 抗高撞击负荷特性

当滑动轴承受到重击负荷时，由于其高弹性，可使其形状在失去瞬间高负荷及时恢复原状而不破裂，能有效的保护轴承壳体和其它机构不损坏。

2.5.1 低摩擦

SL减摩材料滑动轴承水润时摩擦系数可达到0.02耐磨性极佳，良好的润滑条件下运专线速度无上限限制。对低速重载轴不生锈的工况，只能装配时加上润滑油，以后工作中有润滑或无润滑都可以保证正常使用，可以不实际复杂的润滑系统，在该工况下可直接替代原设计滚动轴承。

2.5.2 蜂窝状微孔结构

SL减摩材料具有蜂窝状微孔储油结构，其有利于形成永久性油膜或水膜，是润滑膜不易消逝。微孔引起表面加工粗糙度的改变，不影响轴承的正常使用，并且其抗压强度不变。

2.5.3 耐腐蚀性

SL减摩材料制作的轴承是非金属均质聚合材料，能抵抗在现场、化学场、力场作用下的各种介质的腐蚀作用。

2.5.4 不会剥落

SL减摩材料不会发生橡胶、塑胶等材料轴承剥落情况。

3 SL减摩材料使用原则

1）摆动、往复或频繁起停，难以形成润滑油膜的工况;

2）重载、低速难以形成润滑油膜或不易加油的工况;

3）被水或其他溶液浸润、冲刷，润滑油无法存在的工况;

4）高空、地坑、室外、作业环境恶劣，无法加润滑油、脂或油脂易老化的工况;

5）轨道不平整引起走轮受力不均易出现轴承咬死碎裂的工况

4 SL减摩材料的特点

1）机械强度大：能承受较大的冲击或稳定载荷。

2）抗腐蚀性好：可在pH值5～10的化学液体中使用，而大多数有机溶剂，包括水、海水、油等对其无影响，有些还具有改善摩擦性能之优点，如水即可作为它的润滑剂。

3）摩擦系数低和比磨损率低：在干态、水态、油态3种工况条件下，摩擦系数和比磨损率变化很小（可直接替代低速重载的滚动轴承），且动、静摩擦系数基本一致，至今各种耐磨非金属材料的比磨损率均在10-6mg/Nm，而我公司的赛龙材料的比磨损率为10-7mg/Nm，耐磨性提高了一个数量级;赛龙 NGA、NGB、NGC、NGD、NGE 材料比磨损率在干态、水态、油态3种工况状态下，按国标进行测定，其数据几乎没有分散性。

赛龙轴承的摩擦系数小于有色金属和非金属轴承材料，且具有良好的自润滑性，使用时只须加入初始润滑脂，不需精心设计润滑系统，即可在有水、无水、有润滑剂和无润滑剂状态下使用。

4）尺寸稳定性好：几乎不吸水，变形小。

5）具有弹性和自恢复性，吸振性好，能承受重载荷及减少噪音。

6）极限PV值高

7）三场稳定性好：在化学场、力场及电场的作用下，赛龙材料的性能相当稳定。通过近3个月的酸、碱、盐水溶液（深度在5% ～20%）浸泡，赛龙材料的溶胀及溶出均小于0.03%～0.7%。