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關于自潤滑軸承

2020-11-16

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 (1)自潤滑軸承的發展 

自潤滑軸承的制造技術起源于英國。20世紀50年代PTFE(聚四氟乙烯)在英國開始被作為一種軸承材料進行試驗,同時銅粉燒結工藝也獲得了突破。1956年,世界上個以PTFE作為內襯,以鋼板為支撐的自潤滑DU軸承投放市場。60年代末,自潤滑軸承開始進入航空航天等尖端科技應用領域。從70年代開始,英國自潤滑軸承制造商將技術許可給法國、德國、日本和美國公司,這一舉措推動了世界自潤滑軸承行業的快速發展,自潤滑軸承逐步進入到所有的機械制造領域。

(2)自潤滑軸承產品的分類

隨著自潤滑軸承行業的發展,自潤滑 的生產工藝和材料不斷創新,產品的種類也逐漸豐富。根據產品結構和制造材料的不同,自潤滑軸承劃分為復層類、單層類、其他三個大類,其下分為多個子類。具體如下所示:

“復層型”自潤滑軸承產品是由兩種或兩種以上不同類型的軸承材料層疊復合而成,其中襯層材料起自潤滑作用,基材起支撐作用,其它材料起連接過渡作用。“復層型”產品的潤滑效果優良,其承載能力由表面材料的抗壓強度所決定。根據基材和襯層材料的類別,可分為金屬基材與金屬襯層復層、金屬基材與非金屬襯層復層以及非金屬基材與非金屬襯層復層。

“單層型”自潤滑軸承產品是由一種類型的軸承材料制成,產品依靠軸承材料中所含有的自潤滑材料如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、鉛等來進行潤滑,根據軸承材料的類別,可分為金屬類和非金屬類。非金屬類單層型自潤滑軸承主要包括整體非金屬軸承、非金屬卷制軸承等。金屬類單層型軸承主要包括固體鑲嵌型產品與含油型產品。“固體鑲嵌型”自潤滑軸承是在金屬基材上按照一定的排列方式預先加工出一些孔洞或溝槽,然后將固體潤滑劑嵌入其中;工作過程中由于摩擦熱或環境溫度作用,固體潤滑劑在滑動表面略微突出,并通過摩擦在金屬基材和對偶表面形成轉移膜,從而起到減摩耐磨的作用。“含油型”自潤滑軸承是將金屬粉末通過粉末冶金工藝壓制燒結而成一個多孔性材料,然后在孔隙內充以潤滑油;工作過程中由于摩擦熱或環境溫度的作用,潤滑油從軸承中析出,在金屬基材和對偶表面形成潤滑油膜,從而起到減摩耐磨的作用。

(3)自潤滑軸承產品的特點

自潤滑軸承適用于無法加油或很難加油的場所。由于特殊生產工藝的要求,汽車制造、機械工業企業的某些關鍵設備需要在極端工況下運行,由于設備重、環境溫度高、粉塵大或空氣中含酸性腐蝕氣體等各種因素,難以為設備添加潤滑油,因此滾動軸承或一般滑動軸承摩擦磨損嚴重,易發生軸承的咬傷或咬死,引起零件磨損和損壞,導致設備停運。為了生產連續運行,除在原始設計上要求安裝多臺設備輪修外,還須投入大量維修人員,備品備件和能源消耗極大。因此汽車制造、工程機械、模具行業等企業在復雜工況條件下都具有對特種潤滑材料的需求。無油化可以使軸承設計、結構等大幅簡化,降低成本,節省設計時間,可在使用軸承時不保養或少保養,也免除了由于供油不足造成的風險。

由于自潤滑軸承無需供油裝置,工作過程中可以不用加油,因此可以節省大量的安裝和運行成本,提高機械性能,提升使用壽命及可靠性。無油化處理無需廢油回收處理,還有利于環境保護。自潤滑軸承對于磨軸的硬度要求較低,從而降低了相關零件的加工難度。自潤滑復合軸承結構中,表面可電鍍多種金屬,可在腐蝕介質中使用。此外,由于無油潤滑不存在油脂揮發問題,自潤滑軸承可在高溫高壓環境下使用。

自潤滑軸承和一般軸承之間的性能比較

自潤滑軸承無需供油維護、耐磨、耐熱等特性大幅拓展了產品的應用范圍,很多普通軸承無法勝任的領域都可以使用自潤滑軸承,因此自潤滑軸承比普通軸承有著更廣闊的發展空間。

(4)本行業與上下游行業之間的關聯性

自潤滑軸承上游原材料主要包括銅材、鋼材,輔材為高分子材料(PTFE)、石墨等,下游應用領域則非常廣泛,幾乎所有機械設備都需要使用相關的軸承產品。主要應用領域可劃分為汽車制造、工程機械、模具制造及液壓設備等機械行業,家用辦公自動化設備以及建筑、能源、航空航天及軌道交通等。

鋼材加工業、銅加工業、高分子材料業作為上游行業,直接關系到自潤滑軸承行業產品質量和原材料采購成本;汽車制造、工程機械、模具制造及液壓設備等下游行業的發展將會拉動自潤滑軸承行業的發展。

(5)自潤滑軸承產品的應用舉例

自潤滑軸承已經廣泛應用于各個工業領域,下表為自潤滑軸承的一些典型應用范圍:

應用行業 典型應用范圍

汽車制造 轉向系統:變速機、差速器、離合器、平衡橋、吊耳等;發動機:連桿襯套、節氣門體、張緊輪、渦輪增壓器、噴油泵、惰輪、機油泵、搖臂襯套、啟動電機等;轉向系:懸掛減震器、轉向機、轉向阻力泵、轉向減震器等;制動系統:踏板總成、制動蹄等;車身:門鉸鏈、行李箱鉸鏈、雨刮器等

工程機械 曲臂軸套、引導輪軸套、拖帶輪、油缸、操作機構、齒輪油泵、從動輪、被動輪、旋轉臺、抓斗關節、工業機器人手臂等部位;舉升機械、搬運機械、堆高機等關節部位;液壓油缸、起重機操作桿、傳輸部位等;塑料機械等部位

模具制造 模具的導向、斜契、定位、導軌等部位,輪胎模具等

液壓設備 齒輪泵、柱塞泵、葉片泵、計量泵、消防泵、壓縮機、潛水泵等;油缸、氣缸、球閥、蝶閥、閥門控制機構等

輕工業 食品機械、醫藥機械、塑料機械等需要傳動的部件

建筑工程 房屋、工廠等建筑物的減震、防震設施、橋梁的防脹設施、斜拉索等建筑工程設施

家用及辦公自動化設備 傳真機、復印機、碎紙機、掃描儀、打印機等機械的關節和往復運動部件;健身器材、門窗開啟和鉸鏈部位;洗衣機、空調、冰箱、微波爐和縫紉機等需要傳動的部位

能源 發電機、電動機、風力發電系統、水壩閘體系統等

航空航天及軌交等高科技設施 火箭發射架、宇航服供氧棒、飛機部件、磁懸浮受流器、高鐵車廂接駁、人造衛星的拉桿天線、太陽能電池帆板鉸鏈及扭簧機構、衛星姿態控制用重力平衡桿伸縮機構、百葉窗溫控軸承、紅外線照相機自潤滑軸承、光學儀器驅動機構、液氧輸送泵滑動軸承

自潤滑軸承在部分機械產品中的具體應用部位舉例如下

(1)自潤滑軸承行業需求旺盛

自潤滑軸承是軸承領域的新興產品,我國自潤滑軸承行業目前仍處于成長期,自潤滑軸承的生產技術和產品質量仍在繼續提升之中,產品的應用領域還有很大的拓展空間,未來行業有望保持快速增長態勢。自潤滑軸承行業增長的因素主要有行業自然增長、自潤滑軸承對其他類型軸承的替代、新應用領域的拓展和延伸、出口市場的增長等。下游應用行業市場的穩定增長對自潤滑軸承行業的自然增長起到關鍵作用。我國自潤滑軸承行業總產值從2009年的16.41億元發展到2017年的79.05億元,復合增長率達到21.72%。隨著機械工業和汽車行業等軸承行業下游應用領域的增長,不考慮自潤滑軸承對一般滑動軸承的替代、出口市場增長以及新應用領域拓展等因素影響,預計未來幾年我國自潤滑軸承行業仍將有較高的自然增長率。

目前自潤滑軸承的應用領域主要包括汽車制造、工程機械、模具制造及液壓設備等機械制造領域。自潤滑軸承擁有免加油、耐磨、耐熱等特有優點,一些使用其他軸承的領域,改用自潤滑軸承之后可以提高相應機械設備的工作性能并降低機械設備的維護要求,因此自潤滑軸承對其他軸承產品有著潛在替代空間。以目前的生產和應用狀況而言,一般滑動軸承是自潤滑軸承Z大的潛在替代對象。

汽車行業

隨著經濟全球化進程的快速發展,全球汽車產業格局有了一些新變化,歐美日等發達國家,汽車生產和消費量均達到了一定的飽和狀態,而發展中國家經濟增長較快,對于汽車普及化消費的需求仍將成為全球汽車產銷量增長的重要動力,全球汽車產業格局的重心將繼續向發展中國家傾斜。

汽車零部件作為支撐和影響汽車工業發展的核心環節,在《中國制造2025》汽車強國戰略的新要求下,對構建汽車技術創新體系、推動汽車工業轉型升級和可持續發展,將起到更加舉足輕重的作用,未來幾年軸承產品在汽車行業仍有較大的發展前景。

工程機械行業

自潤滑軸承可用于工程機械的關節部位、傳輸部位,隨著機械工業,尤其是工程機械行業的快速增長,自潤滑軸承在工程機械行業的需求逐漸增加。

根據《中國工程機械行業“十三五”發展規劃》,到2020年,預計我國工程機械行業主營業務收入實現6,500億元,出口及海外營業收入比重超過30%,行業出口額達到240~250億美元,市場占有率20%以上。

模具行業

模具是工業生產中極其重要而又不可或缺的特殊基礎工藝裝備。由于使用模具批量生產制件具有的高生產效率、高一致性、低耗能耗材,以及有較高的精度和復雜程度,因此已越來越被國民經濟各工業生產部門所重視,被廣泛應用于機械、電子、汽車、信息、航空、航天、輕工、軍工、交通、建材、醫療、生物、能源等制造領域,眾多零部件都需要模具加工成型,模具被稱為“工業之母”,市場需求龐大。

液壓等通用機械制造業

通用機械制造業的技術水平和實力直接影響并決定著其他產業和產品的競爭力,是一個國家綜合國力的重要體現。重大成套技術裝備的制造能力和制造水平更是一個國家科技?經濟、工業現代化水平的綜合體現。

自潤滑軸承可以廣泛運用于通用機械制造行業,因此隨著該行業市場容量的不斷增加,自潤滑軸承行業的市場自然增長將得到保證。

其他行業

除以上行業外,產品還廣泛運用于塑料機械等輕工業機械、自動化辦公設備、建筑工程、能源、航天航空等具有巨大發展潛力的行業。下游行業的蓬勃發展帶動了對相關零配件的需求,為自潤滑軸承市場發展起到了強有力的推進作用。

(2)自潤滑軸承新應用領域開拓潛力巨大

隨著新應用領域的開拓,自潤滑軸承行業未來的市場空間將更加廣闊。自潤滑軸承新應用領域的拓展和延伸包括兩個方面。

一個方面是空白應用領域的拓展;另一方面是現有應用行業的進一步挖掘和深入應用。

參考發達國家的自潤滑軸承應用狀況,自潤滑軸承可以應用到建筑裝飾,房屋、橋梁的減震、防震、防脹設施等領域。在建筑裝飾領域,自潤滑軸承可以應用到門、窗、窗簾等設施中,安裝自潤滑軸承可以提高這些設施的靈活性、平衡性,而且還可以大幅降低使用時產生的噪音。在發達國家自潤滑軸承已經在建筑裝飾領域得到廣泛應用,而我國在這方面的應用較少,未來發展潛力巨大。此外,自潤滑軸承在房屋、橋梁等建筑物的減震、防震、防脹設施也擁有很大應用空間。以日本為例,著名的自潤滑軸承生產商Oiles集團有30%的營業收入來源于房屋、橋梁等建筑行業。

此外,在機械工業等其他自潤滑軸承現有應用領域中,我國與發達國家相比仍有一定差距,自潤滑軸承在這些領域的應用深度還有很大的挖掘空間。

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