弹性金属塑料瓦的特性和应用
弹性金属塑料瓦是氟塑料经弹性金属丝复合镶嵌，钎焊在钢的瓦基上的新型复合轴承。弹性金属塑料瓦是七十年代发明的高分子复合材料在机械工程中的成功应用，是传统使用的巴氏合金轴瓦和铜瓦的更新换代产品，它解决了旋转设备向大型化发展的难题，提高了设备运行的安全可靠性，降低了事故率，同时也给企业带来了极大的经济效益。
弹性金属塑料瓦的表面材料是氟塑料。氟塑料有两种，一种是纯聚四氟乙烯，呈白色，另一种是改性聚四氟乙烯，呈灰色。弹塑瓦的性能是由氟塑料决定的。只有掌握了氟塑料的性能才能更好地应用。
一、氟塑料的优越性能：
1、氟塑料化学稳定性好，除了熔化的碱金属和氟氢化物之外，任何酸、碱、盐和溶剂都不能浸蚀损坏。抗自然老化周期长，可达数十年之久。熔点327℃，分解点405℃ ，性能软化点260℃ 可以在-150℃ 至+250℃ 范围内正常使用，不燃烧，不变性，被称之为塑料王。做弹塑瓦使用寿命可达20年以上。前苏联1969年装在伏尔加河电站4号机组的那套弹塑瓦直到1993年发表技术报告时还特别指出它仍在正常运行，而且24年来从来没有刮研，维修过。
2、氟塑料摩擦系数小，这是现有材料中摩擦系数最小的。他对钢的静干摩擦系数仅为0.04，干动摩擦系数为0.12-0.20。特别应该指出的是氟塑料和钢之间在大负荷，低速下干滑动时不会产生颤动、爬行、振动现象，这是目前已知材料中绝无仅有的，其原因就是氟塑料本身的分子结构是特殊的大聚合螺旋线性直链结构，分子链之间容易产生螺旋滑动，因而具有自润滑性。它的表面总是象有一层油蜡似的滑溜特性。这种特性使之成为无油轴承的理想材料已经被广泛地应用于机床、汽车、拖拉机、吊车、纺织机等无油轴套、铰链、关节套、转向套、导轨、齿轮轴套、滑轮吊钩套等低速干摩擦的轴承之中。
3、氟塑料在有油脂存在的情况下摩擦系数大大降低，根据油脂的状态，摩擦系数约为0.0087-0.000012。这一特性大大降低了设备的起动功率和拖动电机的起动电流。因而也减少了传动机械的冲击和磨损，尤其在大型设备更为突出。例如大型水轮发电机的转子负荷常在几百吨到几千吨。用巴氏合金轴瓦时必须先用高压油顶起转子，转动达到一定速度后才落下运行。停机也是这样。用了弹塑瓦之后不用顶起就直接起动、停止。现在全部用了弹塑瓦的电站均取消了油顶系统，既简化了操作程序又避免了事故的发生。某电站原巴氏轴瓦转子盘车时，需15人坚持10分钟后才能将670t 重的转子转动，而换上了弹塑瓦之后，仅用2人就能推动转子，完成盘车任务。这足以说明油润滑时塑料轴瓦的滑动何等轻快。
4、氟塑料的耐磨性好，负荷能力大。尤其是改性后的氟塑料耐磨性更好些，它的干摩损系数为1.28X10-11cm2/N.m 。在油润滑的情况下几乎测不出来。在相同油润滑状态下，弹塑瓦的负荷能力比巴氏瓦和铜瓦大很多。一般情况下巴氏瓦的负荷不允许超过6MPa ，而弹塑瓦在8.0MPa 时仍能正常运行，在哈尔滨理工大学推力轴承试验台试验时当转速15.3m/S， 负荷8.0MPa ，瓦温580℃下，稳定运行。在实践中，葛洲坝电站水轮发电机弹塑瓦推力负荷已达3800t ，单位负荷6.2MPa 。推力负荷6400t 的三峡机组弹塑瓦最近在我国世界上最大的轴承试验台上通过了试验。由于弹塑瓦耐磨性好，负荷能力大，所以使设备运行更安全、更可靠、事故率大大降低。例如前苏联1955年至1975年的20年间全苏大、中型水电机组巴氏轴瓦共发生314起事故，而从1973年开始全苏及推广弹塑瓦，到1987年的14年间总共才发生3起弹塑瓦事故。这是多么令人鼓舞的效果，所带来的经济效益也是巨大的。我国从90年代起开始将弹塑瓦应用于大、中型水电机组上，普及率已达70% ，轴承事故率也下降到十几倍。
5、氟塑料具有分子转移性。氟塑料在摩擦时其分子在表面上形成一层滑润膜，当这个滑润膜破坏时还会自动补充。只有在转速很高，分子来不及转移情况下，此膜才会破坏。所以弹塑瓦在运行中用不着像巴氏瓦那样定期刮研。一经装机运行后，便自动生成滑润膜，不用定期刮研，也不用维修维护。光这项就会给企业带来一定的效益。
6、氟塑料吸收性小。仅为0.01%，因此常被用做水工机械、食品机械、矿石采掘机械、船舶等各种阀芯、轴磁、轴瓦、衬套、螺旋桨轴套等。弹塑瓦能在油中混有水的情况下正常运行。例如白山电站2800t的弹塑推力瓦油槽中渗进了水，并没有影响运行，而且瓦温油温均正常，直到大修时才发现油中竟有15%的水。这在巴氏瓦早就发生事故了。
7、氟塑料摩擦功耗低。氟塑料不仅干摩系数小，而且相同状态下油摩系数也小。这不仅起动功率降低，而且正常运行时的拖动功率也减少10-15%。例如哈尔滨理工大学轴承试验室在15.3m/S, 5 MPa时，对形状相同的巴士瓦和弹塑瓦试验时，巴士瓦温为56 ℃，油温43 ℃，拖动电流120A；弹塑瓦瓦温41 ℃，油温33 ℃，拖起电流103.3A。对38家大、中型水轮发电机组巴士瓦更换成弹塑瓦前后瓦温油温的比较统计表明均有所下降；最小下降8 ℃，最大下降22℃，平均下降11.8 ℃。摩擦热的下降表明了拖动功耗的下降。
8、氟塑料具不粘性。无论是常温还是熔点以上，氟塑料不和任何物质发生粘接。就是氟塑料与氟塑料本身也不粘接。这虽然给制造带来困难，可是却不会危及轴及推力板。
9、氟塑料质地软，硬度为55-60 （邵氏硬度）当有硬质点进入弹塑瓦时，会对氟塑料表面造成损坏，以至于镶嵌进塑料面中。在低速时，可以延缓事故的发生。减轻对轴的损坏。检修时只要把硬质点挖掉，弹塑瓦仍可以使用。但在较高速度下，由于硬质点与轴摩擦过热产生局部损坏，会造成烧瓦事故。
弹塑瓦和任何新生事物一样也存在着不足应该在使用中严加防范。
二、弹性金属塑料瓦在使用中应注意的事项：
1、氟塑料质地软，耐摩但不耐犁耕划损。这要求轴或推力板的光洁度要高，不得大于R0.8um。当轴粗糙时应该研磨处理后再用弹塑瓦。否则塑料层会很快地被犁耕磨坏。同样，当油层不清洁或杂质过多时，也会影响寿命的。
2、氟塑料的热膨胀系数大。约为10.1-14.5x10-51/C。改性的氟塑料热膨胀系数也在6.5-8.5x10-51/C，这比钢的大 5 - 10 倍之多，因此当温度变化时其影响很大。所以应该选择合理的间隙和形线处理。否则会因间隙不当产生研磨过热导致烧瓦事故。
3、氟塑料的耐磨损性与线速度有关。低速大负荷下性能好。干摩擦时线速度一般不大于0.2-0.3 m/s 。油润滑时一般不大于15m/s，当负荷不大于2.8MPa 时，油润滑状态良好情况下，可以达到22m/s，这种局限使其在高速设备上还不能使用。
4、氟塑料本身价格高，成型困难。需要2000t至8000t大型油压机真空烧结炉等设备和多套模具。因而价格暂时高于巴氏合金轴瓦和铜瓦。但是根据综合性分析，如降低拖动功率，延长设备寿命、提高安全可靠性、缩短了检修周期等，氟塑料瓦比巴氏合金瓦由明显的经济效益。
|
|
