挑战重载！工程塑料轴承到底行不行？

室外的重型机械需要面对严苛的工作环境：极高的负载，伴随着振动和偏载；雨天的泥浆和晴天的粉尘双管齐下，侵蚀运动部件；为赶工期或者农忙季而加班加点，忽视了维护保养。

所有不利因素都对这类重型设备的可靠性提出了极高的要求。而轴承更是影响设备使用寿命的关键所在。如何选择合适的轴承尤其重要。

金属轴承的局限性

很多时候，人们会将抗压强度和运动负载划等号，认为超过100MPa的重型工况，只能靠实心钢或青铜轴承。然而，损伤模式分析表明，即使是标榜“抗高压”的金属衬套，也会出现疲劳、表面破碎和一般变形的迹象。

事实上，负载运动不只是考验材料的抗压强度这一点。实际操作中，载荷会交替或不均匀分布，以不同的方式影响材料基体。此外，金属轴承对润滑的高度依赖还会污染环境，并增加维护成本。而近年来，各国对于环保的日益重视，也在推动企业寻找减少润滑油的解决方案。

能否找到一种能够承受极端负载，又无需润滑的方案呢？来看看塑料运动专家igus的答案吧！

▲ 测试实验：氮碳共渗轴和金属轧制轴承，摆动角度：7°；负载：29.5 MPa，轴和轴承都出现了严重损坏

工程塑料能否用于高负载？

完全可以！且表现优于传统轴承。

数十年来，igus材料开发人员一直致力于突破塑料技术的界限，以满足重型应用的要求。通过不断实验，igus总结了两种应对方案：

1、使用纤维复合材料技术，突破极限负载

▲ 2023新品：纤维复合轴承igutex^® TX3

iglidur^®材料在高负载条件下确实性能不俗。然而，注塑材料的负载也是有极限的。在超过80MPa或者频繁变化大小和方向的负载下，材料结构没有表现出足够的机械稳定性。注塑成型的滑动轴承也会破碎。

出于对极限负载的追求，纤维复合轴承igutex® 应运而生。通过将非常坚固的纤维编织在一起，轴承就可以吸收高负荷。该工艺还允许嵌入固体润滑剂，轴承无需润滑即可轻松运行。igutex^®纤维复合轴承适用于超过iglidur^®注塑轴承机械负载极限的工况，具有极长使用寿命，允许冲击和频繁变化的负载。

▲ 不同的轴在压强 p=100Mpa；速度 v=0.01m/s 的情况下的磨损情况，新一代igutex®显著进步

2、 改进材料配方，使用灵活的注塑成型工艺

▲ 2023新品：多层滑动轴承iglidur^® Q3E结构原理

用于高负载的轴承不仅需要高强度，也需要优秀的摩擦性能。通过组合高机械强度材料的外壳和优化摩擦材料的内圈，就能兼顾这两点，突破单一材料的局限性。由于使用注塑工艺生产，iglidur^®多层轴承具有高性价比，适合于大批量生产，负载可以达到45MPa-76MPa。

▲ 不同轴承在压强 p=100Mpa；速度 v=0.01m/s 的情况下的磨损情况，Q3E耐磨性已经接近纤维强化复合轴承

3. 由单一材料注塑成型的高性能塑料轴承

除此以外，igus凭借数十年的滑动轴承开发经验，开发的多种高性能聚合物工程塑料轴承，足以应对绝大多数重载工况，其表现也完全不输于传统轴承。由单一材料注塑成型的滑动轴承具有极高的性价比，丰富的标准件种类，和齐全的库存储备，也具备免润滑、维护的通用属性。

▲ 压强p=30MPa，速度v=0.01m/s，摆动角度β=60°，20万次循环后，各材料的磨损率对比

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曹世龙 Yvan Cao

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