?。ǎ保┯捎诠ぷ鳒囟群途€速度摩擦引起的摩擦熱制約了高分子材料在該支承中的應(yīng)用。
?。ǎ玻﹥A斜托輥下支承的復(fù)合載荷限制了普通徑向滾動(dòng)軸承的應(yīng)用，而托輥的結(jié)構(gòu)、不容調(diào)節(jié)和成本也制約了推力組合軸承的應(yīng)用。
?。ǎ常└呖者\(yùn)輸及灰塵和散落的礦碴的侵入制約了對(duì)軸承潤滑的維護(hù)?；诖?，該免維護(hù)托輥采用了武漢理工大學(xué)研制的高性能自潤滑軸承。為了考察該軸承的摩擦學(xué)性能和煉鐵廠工況的適應(yīng)性，對(duì)軸承進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)和對(duì)托輥進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。
?。?自潤滑軸承及其摩擦學(xué)性能研究
作為自潤滑軸承，軸承材料的PV值也顯得非常重要。對(duì)于某一材料而言，PV值反映出該材料在摩擦過程中對(duì)溫度和強(qiáng)度的適用性?；谝陨系奶岣吖r分析和采用滑動(dòng)軸承時(shí)托輥的設(shè)計(jì)支承面積；對(duì)于水平托輥，自潤滑材料的摩擦學(xué)性能應(yīng)滿足的PV值為：PV=（ＰJ/軸承支承面積）×V=0.59MPa•m/ｓ。對(duì)于傾斜托輥的下支承，其自潤滑材料的摩擦學(xué)性能應(yīng)同時(shí)滿足徑向和軸向載荷下的PV值：即在徑向載荷下PV=（ＰJ cosα/軸承支承面積×V=0.51ＭPa•m/ｓ；在軸向載荷下PV=（ＰJ sinα/軸承支承面積）×V=0.295ＭPa•ｍ/ｓ。這表明：當(dāng)該托輥的運(yùn)行速度V=0.63ｍ/ｓ時(shí)，水平托輥軸承所承受的最大徑向載荷接近1MPa；而傾斜托輥的下支承除了受軸向載荷外，其所承受的最大徑向載荷也有0.8MPa。
參照資料[2]?？芍涸揚(yáng)V范圍已接近熱塑性材料、PTEE材料和碳、石墨復(fù)合材料的PV極限值。如果考慮在工程中的動(dòng)力不平衡和溫度的影響，其實(shí)際使用PV值要比理論計(jì)算值高得多；顯然，該托輥用的自潤滑材料的摩擦學(xué)性能要比以上的理論計(jì)算值高得多?；诖?，該托輥選用了由武漢理工大學(xué)開發(fā)了新型鐵基自潤滑材料，并制備出自潤滑滑動(dòng)軸承（如圖2所示）。圖3是在滑動(dòng)軸承在軸承試驗(yàn)機(jī)上，在試驗(yàn)溫度T=100℃，速度V=0.06ｍ/ｓ和載荷P=500Ｎ條件下，對(duì)該軸承進(jìn)行了長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)室摩擦試驗(yàn)的摩擦系數(shù)在線測量結(jié)果；由結(jié)果可以看出：該軸承不僅具有非常低的摩擦系數(shù)（f≤0.10），而且摩擦過程平穩(wěn)。圖4為磨損試驗(yàn)后自潤滑材料表面的微觀磨損形貌，由圖可以看出：磨損表面的磨痕非常微細(xì)表面被一層潤滑膜覆蓋，這中磨損形貌反映出該材料具有好的自潤滑性能。在軸承試驗(yàn)機(jī)上對(duì)該軸承測量的PV極限值為6.53MPa• m/s。顯然，該軸承的PV極限值已經(jīng)超過了托輥工況要求的范圍而使其可較好地應(yīng)用在冶煉帶式運(yùn)輸機(jī)的托輥中。
?。?自潤滑軸承托輥的現(xiàn)場試驗(yàn)與分析
?。?１軸承托輥的現(xiàn)場試驗(yàn)
為了考核自潤滑軸承托輥的壽命和性能，將該新型托輥安裝在煉鐵廠三爐返礦五１ｍ帶式運(yùn)輸機(jī)爬坡拐彎處進(jìn)行壽命考核；在連續(xù)運(yùn)行20個(gè)月（大約14500小時(shí)）后，對(duì)現(xiàn)場考核結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖5為現(xiàn)場考核試驗(yàn)后白潤滑軸承的拆卸情況，圖6為該軸承在磨損20個(gè)月后的表面特征，由圖可以看出：軸承表面光滑且無明顯的磨損痕跡。表為現(xiàn)場試驗(yàn)后托輥各零件的磨損量測量結(jié)果。
?。?２試驗(yàn)結(jié)果分析
現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果的上表反映了該托輥的壽命情況，由表可以看出：
?。ǎ保┹S承外套內(nèi)徑的磨損量為0.08mm，軸承內(nèi)套外徑的磨損量為0.04mm；兩者的磨損和為0.12mm。托輥軸承內(nèi)孔按E9公差等級(jí)設(shè)計(jì)，托輥軸承外徑孔按h7公差等級(jí)設(shè)計(jì)；兩者的極限公差帶為0.122mm；因此，該軸承的磨損仍然在軸承設(shè)計(jì)公差范圍內(nèi)，可視為零磨損。
?。ǎ玻┗谕休佪S承應(yīng)用環(huán)境，托輥軸承執(zhí)行國家滑動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)H11級(jí)；軸承外套內(nèi)徑Ｈ11公差推薦值為[3]；軸承內(nèi)套外徑C11公差推薦值為；兩者的極限公差帶為0.44mm。而該軸承目前的實(shí)際磨損量為0.12mm，僅為許用磨損量的27％；因此，可以預(yù)測該軸承的使用壽命為5年。
?。ǎ常┯捎谧詽櫥S承消除了以往托輥在運(yùn)行過程中由于軸承阻塞或潤滑脂干澀而失效引起的皮帶與托輥表面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象。參照?qǐng)D1的試驗(yàn)托輥表面磨損現(xiàn)象可看出：在一組托輥中，三個(gè)托輥的表面磨損都非常均勻和光滑，這表明：該軸承在使用過程中具有良好的自潤滑性能，這種情況可使輥皮外徑磨損均勻；從而減緩了托輥的單邊磨損，延長了托輥的整體壽命。在該現(xiàn)場試驗(yàn)中，托輥輥皮采用厚度為3mm，經(jīng)過預(yù)處理的無縫鋼管鋼管；在磨損試驗(yàn)周期為20個(gè)月后，托輥輥皮的單邊磨損量僅為0.4mm，按托輥輥皮磨損厚度1/2報(bào)廢計(jì)算，該托輥輥皮的使用壽命也可以達(dá)到5年。
?。ǎ矗┗谝陨献詽櫥S承和托輥輥皮的壽命分析表明：該托輥的設(shè)計(jì)可以使其軸承與輥皮達(dá)到同步壽命；這種部件中各零件壽命的同步設(shè)計(jì)，不僅大幅度地降低了工人在更換托輥時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度和降低運(yùn)行成本，而且也為摩擦學(xué)設(shè)計(jì)在冶煉設(shè)備中的應(yīng)用提供了借鑒。
?。?結(jié)論
?。ǎ保┰囼?yàn)結(jié)果表明：煉鐵廠托輥軸承用自潤滑材料的自潤滑性能是通過表面膜來實(shí)現(xiàn)，因此，這種潤滑膜的自生成特征，可使其滿足托輥工況的長壽命自潤滑要求。在經(jīng)過20個(gè)月現(xiàn)場應(yīng)用后，其磨損
（２）現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明：自潤滑軸承的應(yīng)用不僅提高了托輥支承性能，而且使托輥輥皮的磨損均勻，從而減緩了托輥的單邊磨損；這對(duì)于煉鐵廠皮帶運(yùn)輸機(jī)而言，托輥輥皮的均勻磨損不僅提高了托輥的壽命，而且提高了運(yùn)輸機(jī)的工作可靠性；在本試驗(yàn)條件下，托輥的輥皮可達(dá)到5年的壽命水平。
（３）通過自潤滑軸承的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)托輥各零件同步壽命的目的，這為摩擦學(xué)設(shè)計(jì)在冶煉廠的進(jìn)一步應(yīng)用提供了有價(jià)值的依據(jù)。
