新型SL減摩材料在鋼閘門中的應(yīng)用

王玉香，張瑞華

（黑龍江省水利第一工程處，黑龍江富裕 161202）

1 引言

由于歷史的原因，早期在滑塊的選材應(yīng)用上選用各向異性材料-膠木滑道（塊），在弧門支鉸軸承及閘門主側(cè)導(dǎo)輪軸承方面選用了銅套。近幾年又有選用燒結(jié)銅粉和聚四氟乙烯的復(fù)合材料及鑲嵌式銅套（MC油呢龍由于它自身的缺點(diǎn)已基本上被淘汰）。早年修建的水電工程，一些銅軸套和膠木軸套銹死或抱軸失效，管理部門深為焦慮。是什么原因引起?如何在今后設(shè)計(jì)中加以避免?本文進(jìn)行了簡明論述，并對當(dāng)前設(shè)計(jì)選用較多的鑲嵌式銅套等產(chǎn)品的使用，是否會出現(xiàn)銹蝕失效的問題，提出一些看法。為避免今后類似情況的發(fā)生，在材料的選用上，應(yīng)選用各向同性和三場穩(wěn)定性好的材料替代各向異性、界面突變性材料。水利行業(yè)中在軸承材料的選擇上，尤其是在水潤滑的軸承、啟閉設(shè)備軸承，由于經(jīng)?；蜷L期與水接觸，用金屬材料做滑動軸承已被證明低于海水的腐蝕是不理想的，能提高設(shè)備的使用性能及壽命，使其做到自潤滑、免維護(hù)。在水利設(shè)施上同樣存在難以油潤滑，環(huán)境潮濕的情況，金屬軸套銹死嚴(yán)重。各種平面鋼閘門的支承材料是保證平面鋼閘門安全持久運(yùn)行及減少鋼閘門啟閉力的重要部件，新型減摩材料對摩擦過程某些要素的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，穩(wěn)定的摩擦過程決定于工作表面上形成的二次結(jié)構(gòu)（所謂工作層）的特性與性能。SL減摩材料是以不同的單體共聚的高分子為基礎(chǔ)，并采用合成的稀土金屬化合物及多種改性添加劑改性，通過特殊的合成工藝制造而成的均質(zhì)聚合物，它兼有多種工程塑料（聚酰亞胺類、聚甲醛、聚砜等）之優(yōu)點(diǎn)，并賦于共聚復(fù)合材料新的特性。在制品成型的同時，形成了高聚物，這與目前常用的高溫擠壓及注塑成型工藝顯然不同，SL減摩材料所采用的工藝路線不但避免了高溫沖擊對材料結(jié)構(gòu)的破壞，也把材料在擠出及注塑加工過程中因急冷定型及受熱不均勻而形成的內(nèi)應(yīng)力影響加以消除。同時SL減摩材料使用特制的稀土金屬化合物進(jìn)行綜合改性，在高聚物、減摩劑各組份之間形成配位化學(xué)鍵結(jié)合，保證了材料具有優(yōu)異的自潤滑性、低的摩擦系數(shù)、高的承壓力、好的抗沖擊性及耐磨損性。DL/T5018-94規(guī)范執(zhí)行以來，新型減摩材料發(fā)展迅速，品種較多各有特色，新型減摩材料能使閘門安全持久運(yùn)行及減少閘門啟閉力起到重要作用。各種減摩材料經(jīng)長期工程實(shí)踐后，SL材料摩擦性能優(yōu)異，動力消耗小、耐磨。SL材料的滑動軸承除油潤滑良好的條件下使用，特別適合在大型工程上安全運(yùn)行的減摩材料之一。

2 SL減摩材料系列的優(yōu)點(diǎn)

2.1 經(jīng)濟(jì)價值

SL減摩材料比一般材料（包括進(jìn)口材料）壽命長，比相同尺寸進(jìn)口的同類性能材料價格便宜，所以SL減摩材料更具競爭力，它的高性能能給用戶帶來好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 加工性好

SL減摩材料既有韌性又有足夠的硬度，機(jī)加工性與金屬一致，用戶可購買半成品，根據(jù)裝配要求在現(xiàn)場加工。尤其是修船時軸或軸承殼體處理后為保證軸承與軸的原來配合尺寸，半成品性的SL材料經(jīng)加工后，即可與任何機(jī)軸、機(jī)殼相配合。

2.3 使用壽命長

SL減摩材料成分結(jié)構(gòu)特殊，在水潤滑時既有好的潤滑條件又能夠自潔，即使嵌沙也能達(dá)到減緩磨損的優(yōu)越特性。不論在海水、河水和污水中，它與橡膠軸承相比，使用壽命均超過幾倍;按國際檢測比磨損率較一般材料耐磨性提高近一個數(shù)量級。比鐵梨木、黃銅、酚醛樹脂、巴氏合金、尼龍、塑膠等軸承相比磨損更小。

2.4 好的韌性

SL減摩材料的柔韌性使滑動在由于重載扭曲變形時，不會使軸承受到機(jī)械損傷，解決了非正常壓力促使軸承過早失效的問題。

2.5 抗高撞擊負(fù)荷特性

當(dāng)滑動軸承受到重?fù)糌?fù)荷時，由于其高彈性，可使其形狀在失去瞬間高負(fù)荷及時恢復(fù)原狀而不破裂，能有效的保護(hù)軸承殼體和其它機(jī)構(gòu)不損壞。

2.5.1 低摩擦

SL減摩材料滑動軸承水潤時摩擦系數(shù)可達(dá)到0.02耐磨性極佳，良好的潤滑條件下運(yùn)專線速度無上限限制。對低速重載軸不生銹的工況，只能裝配時加上潤滑油，以后工作中有潤滑或無潤滑都可以保證正常使用，可以不實(shí)際復(fù)雜的潤滑系統(tǒng)，在該工況下可直接替代原設(shè)計(jì)滾動軸承。

2.5.2 蜂窩狀微孔結(jié)構(gòu)

SL減摩材料具有蜂窩狀微孔儲油結(jié)構(gòu)，其有利于形成永久性油膜或水膜，是潤滑膜不易消逝。微孔引起表面加工粗糙度的改變，不影響軸承的正常使用，并且其抗壓強(qiáng)度不變。

2.5.3 耐腐蝕性

SL減摩材料制作的軸承是非金屬均質(zhì)聚合材料，能抵抗在現(xiàn)場、化學(xué)場、力場作用下的各種介質(zhì)的腐蝕作用。

2.5.4 不會剝落

SL減摩材料不會發(fā)生橡膠、塑膠等材料軸承剝落情況。

3 SL減摩材料使用原則

1）擺動、往復(fù)或頻繁起停，難以形成潤滑油膜的工況;

2）重載、低速難以形成潤滑油膜或不易加油的工況;

3）被水或其他溶液浸潤、沖刷，潤滑油無法存在的工況;

4）高空、地坑、室外、作業(yè)環(huán)境惡劣，無法加潤滑油、脂或油脂易老化的工況;

5）軌道不平整引起走輪受力不均易出現(xiàn)軸承咬死碎裂的工況

4 SL減摩材料的特點(diǎn)

1）機(jī)械強(qiáng)度大：能承受較大的沖擊或穩(wěn)定載荷。

2）抗腐蝕性好：可在pH值5～10的化學(xué)液體中使用，而大多數(shù)有機(jī)溶劑，包括水、海水、油等對其無影響，有些還具有改善摩擦性能之優(yōu)點(diǎn)，如水即可作為它的潤滑劑。

3）摩擦系數(shù)低和比磨損率低：在干態(tài)、水態(tài)、油態(tài)3種工況條件下，摩擦系數(shù)和比磨損率變化很?。芍苯犹娲退僦剌d的滾動軸承），且動、靜摩擦系數(shù)基本一致，至今各種耐磨非金屬材料的比磨損率均在10-6mg/Nm，而我公司的賽龍材料的比磨損率為10-7mg/Nm，耐磨性提高了一個數(shù)量級;賽龍 NGA、NGB、NGC、NGD、NGE 材料比磨損率在干態(tài)、水態(tài)、油態(tài)3種工況狀態(tài)下，按國標(biāo)進(jìn)行測定，其數(shù)據(jù)幾乎沒有分散性。

賽龍軸承的摩擦系數(shù)小于有色金屬和非金屬軸承材料，且具有良好的自潤滑性，使用時只須加入初始潤滑脂，不需精心設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)，即可在有水、無水、有潤滑劑和無潤滑劑狀態(tài)下使用。

4）尺寸穩(wěn)定性好：幾乎不吸水，變形小。

5）具有彈性和自恢復(fù)性，吸振性好，能承受重載荷及減少噪音。

6）極限PV值高

7）三場穩(wěn)定性好：在化學(xué)場、力場及電場的作用下，賽龍材料的性能相當(dāng)穩(wěn)定。通過近3個月的酸、堿、鹽水溶液（深度在5% ～20%）浸泡，賽龍材料的溶脹及溶出均小于0.03%～0.7%。

5 SL減摩材料使用的效果

1）SL減摩材料軸承的摩擦系數(shù)小，那么軸的摩擦阻力就小。對于大型船舶及其它重載荷來說，摩擦系數(shù)每減少1個百分點(diǎn)，那么動力消耗就會減少很多。

2）耐磨性好則使用壽命長，延長維修周期。延長使用1a，不僅減少維修費(fèi)用，更重要的是減少停工，工作其加長提高使用壽命長，延長維修周期。

3）吸水率低，軸承的吸水膨脹量小，對于船舶的舵軸承、艉軸承等在水中工作的滑動軸承，預(yù)留的運(yùn)行間隙就相對小，那么在能夠保證正常使用間隙的范圍內(nèi)，可用于被磨損的量就大，由此使用的時間就延長。另一方面吸水性小，軸承內(nèi)孔表面材質(zhì)能夠始終保持原有的高性能，使軸承使用更可靠。

4）線膨脹系數(shù)小，軸承受溫度的影響就相對小，同樣軸承與軸間的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙考慮因熱膨脹而放大的量就小，那么在能夠保證正常使用間隙的范圍內(nèi)，可用于被磨損的量就大，由此使用的時間就延長。

由上所述，SL減摩材料的使用范圍寬，并由于有好的耐磨性和較大的可磨損量，所以使用壽命長，運(yùn)行安全可靠。

6 結(jié)語

新型減摩材料在水利水電金屬結(jié)構(gòu)工程中對促進(jìn)生產(chǎn)，控制質(zhì)量及降低成本起到良好的作用，并已成為我國發(fā)展水利水電金屬結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)，使水利水電金屬結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系盡早達(dá)到國際先進(jìn)水平。