El cojinete liso esféricotambién se llama rótula esférica. La estructura más típica es una rótula esférica radial compuesta por un aro exterior con una superficie esférica y un aro interior con una superficie esférica exterior. Tiene las características de estructura simple, pequeño volumen y gran capacidad de carga. El cojinete liso esférico autolubricante es un tipo de cojinete liso esférico con material autolubricante. Tiene excelentes características como un pequeño coeficiente de fricción, larga vida útil, resistencia al impacto, resistencia a la corrosión y no es necesario agregar lubricante durante el proceso de trabajo. Es ampliamente utilizado en maquinaria de construcción y camiones. , instalaciones de conservación de agua, aeroespacial, maquinaria militar y otros campos. Por lo tanto, en algunos países desarrollados en la industria de la aviación, como Estados Unidos, Francia, Alemania y el Reino Unido, la investigación sobre las rótulas esféricas autolubricantes comenzó muy temprano. La investigación sobre rótulas esféricas autolubricantes en mi país comenzó tarde y la investigación básica es débil. Aunque algunos productos nacionales pueden reemplazar productos extranjeros en algunos campos, en general, todavía hay una gran brecha con productos extranjeros similares en términos de calidad, rendimiento y serialización del producto. , especialmente la tecnología de rótulas esféricas autolubricantes utilizada en algunos campos de vanguardia, como el sector aeroespacial, está casi en blanco, lo que se ha convertido en un importante cuello de botella que afecta los avances de mi país en estos campos. Aunque algunos productos nacionales pueden reemplazar productos extranjeros en algunos campos, en general, todavía hay una gran brecha con productos extranjeros similares en términos de calidad, rendimiento y serialización del producto. , especialmente la tecnología de rótulas esféricas autolubricantes utilizada en algunos campos de vanguardia, como el sector aeroespacial, está casi en blanco, lo que se ha convertido en un importante cuello de botella que afecta los avances de mi país en estos campos. Aunque algunos productos nacionales pueden reemplazar productos extranjeros en algunos campos, en general, todavía hay una gran brecha con productos extranjeros similares en términos de calidad, rendimiento y serialización del producto. , especialmente la tecnología de rótulas esféricas autolubricantes utilizada en algunos campos de vanguardia, como el sector aeroespacial, está casi en blanco, lo que se ha convertido en un importante cuello de botella que afecta los avances de mi país en estos campos.

1 Historial de desarrollo de las rótulas esféricas autolubricantes

Los cojinetes lisos esféricos autolubricantes se han utilizado en países extranjeros durante casi cien años. mi país solo comenzó a investigar en esta área en la década de 1970, y ahora hay una gran brecha con los países industrializados avanzados. El rendimiento de las rótulas esféricas autolubricantes depende del material autolubricante, el tratamiento de la doble superficie y el proceso de fabricación de la rótula. Los países extranjeros están muy por delante en aspectos relacionados, y la tecnología es muy madura.

1.1 Desarrollo de materiales autolubricantes

Los materiales autolubricantes juegan un papel importante en la tecnología de cojinetes lisos esféricos autolubricantes, y el rendimiento de los materiales autolubricantes afecta directamente el rendimiento laboral y la vida útil de los cojinetes lisos esféricos autolubricantes.

Los primeros cojinetes lisos esféricos autolubricantes preparaban una película lubricante en la superficie deslizante para lograr el efecto de reducir la fricción. Por ejemplo, las empresas ELGES y NTN primero realizaron una investigación al respecto. Recubrieron la superficie esférica interior del anillo exterior o la superficie esférica exterior del anillo interior con un revestimiento de PTFE. , Prepare cojinetes lisos esféricos con un pequeño coeficiente de fricción y alta resistencia al desgaste.

SKF ha desarrollado una rótula esférica autolubricante con material lubricante sólido incrustado en la superficie interior del aro exterior. Este tipo de cojinete liso esférico tiene un pequeño coeficiente de fricción. Ahora, este tipo de rótula esférica autolubricante todavía se usa en algunos campos.

En 1955, Blanco. Charles S y otros en los Estados Unidos inventaron un material autolubricante tipo tela. Este material tejido compuesto está compuesto de fibras con bajo coeficiente de fricción y otras fibras, y el material tejido está unido con materiales adecuados. Dado que se requiere que el material base tenga la capacidad de resistir la deformación a temperaturas operativas más altas, se seleccionan resinas termoendurecibles. Dado que el material de fibra de baja fricción generalmente tiene poca adherencia, el método de tejido se usa para hacer la mayoría de las fibras antifricción en la superficie de trabajo de la almohadilla y, al mismo tiempo, hacer que las fibras tengan una mejor adherencia en la superficie de unión. Este tipo de material lubricante al mismo tiempo, tiene una buena capacidad de carga y antifricción. Además, este material lubricante trenzado tiene una gran capacidad de diseño, y se puede adoptar un método de trenzado adecuado de acuerdo con las condiciones de trabajo específicas, y se pueden seleccionar materiales de trenzado y materiales de matriz adecuados. Esta idea de diseño sigue siendo una de las ideas de diseño más básicas de juntas autolubricantes para rótulas esféricas autolubricantes.

En 1956, Blanco. Charles S entretejió fibras de tetrafluoroetileno y fibras adhesivas en materiales lubricantes para rodamientos y las llenó con fuentes de resina adhesiva para fabricar materiales compuestos tipo tela.

En 1958, Richard et al. también propuso un material lubricante trenzado. El revestimiento autolubricante trenzado es el principal material autolubricante para los cojinetes autolubricantes en la actualidad, especialmente en campos de vanguardia como la industria aeroespacial y la aviación. Perfecto, formando una serie de productos que se pueden adaptar a una variedad de condiciones de trabajo, el nuevo revestimiento autolubricante de SKF utilizado en su nueva rótula esférica autolubricante TX recientemente lanzada mejora el rendimiento del revestimiento autolubricante al mejorar la estructura de la tela y material de base. Este revestimiento autolubricante ha mejorado en gran medida las propiedades de carga, antidesgaste, antifricción y antihumedad, así como la vida útil del revestimiento, lo que hace que el rendimiento de los cojinetes lisos esféricos autolubricantes TX se compare con productos similares anteriores y otros productos de la empresa. mejorado mucho Los nuevos revestimientos autolubricantes de RBC con un rendimiento excelente son adecuados para diferentes condiciones de trabajo, como carga ligera a alta velocidad, carga pesada a baja velocidad, alta temperatura, baja fricción, etc., y también son adecuados para formar superficies de fricción con acero, aluminio , titanio, etc. En general, los revestimientos autolubricantes trenzados extranjeros han sido serializados y son adecuados para aplicaciones en diferentes condiciones de trabajo (baja velocidad y carga pesada, alta velocidad y alta temperatura, etc.).

Debido a que el revestimiento autolubricante de estructura de tela es complicado y costoso, también promueve la investigación de materiales autolubricantes no tejidos, especialmente materiales autolubricantes moldeados por inyección. En 1978, McClos key Albert R inventó una junta autolubricante no tejida de fibra de PTFE y resina fenólica. En 2005, Ampuero Auza.Jamime A et al. inventó un revestimiento autolubricante no tejido compuesto de fibras de fluoropolímero y otras fibras estructurales orgánicas humectables. Puede adaptarse a velocidades más altas y tiene una vida útil más larga.

En la actualidad, los revestimientos autolubricantes comúnmente utilizados en la producción en masa de cojinetes lisos esféricos incluyen revestimientos autolubricantes de tipo tejido y materiales antifricción y antidesgaste de polímero moldeado por inyección, así como materiales porosos sinterizados (como bronce, que almacenan aceite lubricante o grasa en los orificios), materiales compuestos de malla de cobre y plástico, etc. Estos dos tipos de revestimientos autolubricantes se utilizan principalmente en maquinaria y equipos civiles con requisitos de baja carga y baja transmisión.

En China, universidades, institutos de investigación y empresas relevantes también han realizado algunas investigaciones sobre juntas autolubricantes de estructura tejida. Fujian Longxi Bearing (Group) Co., Ltd. no ha comenzado a desarrollar materiales autolubricantes de tejido de PTFE desde la década de 1980. La capacidad de carga supera los 450MPa, la capacidad de carga supera los 200MPa, y el coeficiente de fricción más bajo alcanza 0,03 bajo carga pesada y baja velocidad, y el índice de rendimiento está en el nivel nacional líder.

En los últimos años, algunos académicos nacionales han logrado ciertos resultados en la investigación de materiales autolubricantes no tejidos y su aplicación en cojinetes, lo que ha mejorado la capacidad de carga, la reducción del coeficiente de fricción, el límite del valor PV, la vida útil y otras propiedades para variar. grados . Sin embargo, el trabajo de investigación sobre juntas autolubricantes utilizadas en campos de vanguardia es aún débil.

1.2 Desarrollo de Tecnología de Tratamiento de Superficies

La junta autolubricante generalmente se pega en la superficie esférica interior del anillo exterior del cojinete liso esférico, y la superficie esférica exterior del anillo interior generalmente se trata con procesos especiales, como cromado, implantación de iones, ceramización, etc. ., de modo que la junta autolubricante y la superficie esférica exterior del anillo interior formen un par de fricción, se puede obtener un rendimiento de trabajo más excelente. El material del anillo interior de la rótula esférica autolubricante puede ser acero inoxidable, aleación de aluminio y aleación de titanio. El uso de aleación de titanio en el anillo interior de las rótulas esféricas autolubricantes puede reducir el peso. Dado que la dureza de la aleación de titanio es menor que la del acero inoxidable y la aleación de cobre, la superficie esférica exterior del anillo interior se raya más fácilmente durante el proceso de trabajo, y la superficie esférica exterior dañada también acelera el daño de la junta autolubricante. y desgaste En este sentido, en 2005, Smith et al. tratamiento de superficie propuesto en la superficie esférica exterior del anillo interior de la aleación de titanio para formar una capa de infiltración de nitruro, y la rugosidad de la superficie se redujo a menos de 18 nm a través del procesamiento; en 2006, Lopes et al. Se forma una capa de tratamiento de TiN en la superficie esférica exterior del anillo interior. Para mejorar el rendimiento de las rótulas esféricas autolubricantes, algunos estudiosos han propuesto utilizar materiales cerámicos para el anillo interior, de modo que el par de trabajo formado con la junta autolubricante tenga un mejor rendimiento. y la superficie esférica exterior dañada también acelera el daño de la junta autolubricante. y desgaste En este sentido, en 2005, Smith et al. tratamiento de superficie propuesto en la superficie esférica exterior del anillo interior de la aleación de titanio para formar una capa de infiltración de nitruro, y la rugosidad de la superficie se redujo a menos de 18 nm a través del procesamiento; en 2006, Lopes et al. Se forma una capa de tratamiento de TiN en la superficie esférica exterior del anillo interior. Para mejorar el rendimiento de las rótulas esféricas autolubricantes, algunos estudiosos han propuesto utilizar materiales cerámicos para el anillo interior, de modo que el par de trabajo formado con la junta autolubricante tenga un mejor rendimiento. y la superficie esférica exterior dañada también acelera el daño de la junta autolubricante. y desgaste En este sentido, en 2005, Smith et al. tratamiento de superficie propuesto en la superficie esférica exterior del anillo interior de la aleación de titanio para formar una capa de infiltración de nitruro, y la rugosidad de la superficie se redujo a menos de 18 nm a través del procesamiento; en 2006, Lopes et al. Se forma una capa de tratamiento de TiN en la superficie esférica exterior del anillo interior. Para mejorar el rendimiento de las rótulas esféricas autolubricantes, algunos estudiosos han propuesto utilizar materiales cerámicos para el anillo interior, de modo que el par de trabajo formado con la junta autolubricante tenga un mejor rendimiento. tratamiento de superficie propuesto en la superficie esférica exterior del anillo interior de la aleación de titanio para formar una capa de infiltración de nitruro, y la rugosidad de la superficie se redujo a menos de 18 nm a través del procesamiento; en 2006, Lopes et al. Se forma una capa de tratamiento de TiN en la superficie esférica exterior del anillo interior. Para mejorar el rendimiento de las rótulas esféricas autolubricantes, algunos estudiosos han propuesto utilizar materiales cerámicos para el anillo interior, de modo que el par de trabajo formado con la junta autolubricante tenga un mejor rendimiento. tratamiento de superficie propuesto en la superficie esférica exterior del anillo interior de la aleación de titanio para formar una capa de infiltración de nitruro, y la rugosidad de la superficie se redujo a menos de 18 nm a través del procesamiento; en 2006, Lopes et al. Se forma una capa de tratamiento de TiN en la superficie esférica exterior del anillo interior. Para mejorar el rendimiento de las rótulas esféricas autolubricantes, algunos estudiosos han propuesto utilizar materiales cerámicos para el anillo interior, de modo que el par de trabajo formado con la junta autolubricante tenga un mejor rendimiento.

El material de los anillos interior y exterior de las rótulas esféricas autolubricantes SKF para aviación es acero inoxidable, el anillo exterior está extruido en frío, la superficie esférica interior del anillo exterior está adherida con un revestimiento de tela de PTFE y la superficie esférica exterior La superficie del anillo interior está tratada con revestimiento cerámico. El cojinete liso esférico tiene una mayor capacidad de carga y una vida más larga.

2 Prueba de rótula esférica autolubricante

La principal forma de falla de las rótulas esféricas autolubricantes es el desgaste. Por lo tanto, es un trabajo básico para realizar la prueba de rendimiento de las rótulas y estudiar el rendimiento de fricción y desgaste de las rótulas. También puede desempeñar un papel de guía en el uso.

Se ha trabajado mucho en métodos de prueba, investigación de equipos de prueba y pruebas en China, pero todavía hay una cierta brecha con los países extranjeros. Todavía faltan máquinas de prueba con carga combinada y movimiento combinado. El trabajo de prueba, el desarrollo de la prueba no es suficiente y la investigación teórica no es lo suficientemente profunda.

2.1 Método de prueba

Las pruebas de los cojinetes lisos esféricos incluyen principalmente la prueba de carga estática, la prueba de carga dinámica, la prueba de alta temperatura, la prueba de baja temperatura, la prueba de resistencia media, etc. En China, el estándar de la industria nacional redactado por Fujian Longxi Bearing (Group) Co., Ltd. Los reglamentos de prueba de carga, los reglamentos de prueba de vida y carga dinámica y dinámica de la rótula esférica; las especificaciones técnicas de las marcas de navegación estadounidenses extranjeras y las marcas de navegación de la UE estipulan la carga estática y la prueba de carga dinámica del cojinete liso esférico.

2.2 Equipo de prueba

El equipo de prueba para cojinetes lisos esféricos incluye principalmente equipos de prueba de carga estática y carga dinámica. El equipo de prueba de carga estática generalmente se transforma de una máquina de prueba de materiales universal, mientras que el equipo de prueba de carga dinámica debe desarrollarse especialmente. En la actualidad, existen máquinas de prueba de carga constante y máquinas de prueba de carga alterna. máquina de prueba, máquina de prueba combinada de movimiento y carga, y máquina de prueba que puede simular altas y bajas temperaturas, polvo, vapor de agua y otros entornos. Fujian Longxi Bearing (Group) Co., Ltd. ha invertido mucho en equipos de prueba. Ha construido un laboratorio aprobado por CNAS y tiene el rendimiento de vida de varios tipos de cojinetes lisos esféricos bajo carga constante, carga alterna, alta y baja temperatura, polvo y entorno de simulación de vapor de agua. El equipo de prueba puede medir el coeficiente de fricción, la cantidad de desgaste, la temperatura y otros indicadores de rendimiento en línea, y dibujar automáticamente la curva de los indicadores de rendimiento de fricción y desgaste y el tiempo de movimiento. Es el laboratorio de rendimiento de rodamientos esféricos más completo y más grande de China, y ha llevado a cabo una gran cantidad de vida útil de rodamientos esféricos. Una prueba de prueba de rendimiento.

2.3 Tecnología de análisis de fricción y superficie de desgaste de rótulas esféricas autolubricantes

Las técnicas de análisis de fricción y desgaste de las rótulas esféricas autolubricantes incluyen principalmente análisis de superficie y estructura y análisis de superficie y estado atómico. El análisis de superficies y estructuras utiliza principalmente el microscopio electrónico de transmisión y el microscopio electrónico de barrido para observar la morfología y las características de daño de la superficie de fricción; use tecnología de difracción de electrones y tecnología de difracción de rayos X para determinar la estructura y composición de la superficie. El análisis de superficie y estado atómico incluye principalmente espectroscopia electrónica Auger, espectroscopia fotoeléctrica, microscopia de sonda de barrido, microscopia de túnel de barrido, microscopia de fuerza atómica, etc. para analizar la composición y distribución de la superficie de fricción.

3 Conclusión

Las rótulas esféricas autolubricantes se han utilizado en muchos campos debido a su gran capacidad de carga, peso ligero, sin necesidad de lubricación artificial y excelente rendimiento de desgaste y par de fricción. Dado que el nivel de investigación nacional no es alto, se cree que con la madurez gradual de este producto, el trabajo de investigación será cada vez más profundo y los cojinetes lisos esféricos autolubricantes también serán ampliamente utilizados.

La investigación experimental de los cojinetes lisos esféricos es muy importante, ya que puede impulsar el mecanismo de fricción y desgaste de los cojinetes lisos esféricos, analizar las formas de fricción y desgaste, acumular la base para la mejora del rendimiento y la mejora de los cojinetes lisos esféricos y desempeñar un papel de guía. papel para la aplicación de cojinetes lisos esféricos. Invertir y realizar experimentos en profundidad.