生态友好型水润滑滑动轴承研发与应用

介绍

  陈江明、袁龙刚、关渡军、张鸿伟、胡绪宝、黄从兵、章如强、钟兴、陈顺阳、曾丹超、陈棠佳、赵孟津、孙毅、朱庆成、张周文、王泽兵、冯黄河、杨宏富、古捷彬、李红梅

  一、课题来源与背景 1、课题来源：地级投入400万元，自有资金400万元，总计800万元。 计划项目名称：广州市创业领军人才百人计划项目《弹塑性聚合物合金轴承/衬垫》 批 文 号：穗科信字〔2013〕263号 项目编号：LCY201309 2、项目背景：本项目针对目前水利水电设备油润滑金属轴承，油封属于易损件，大大制约了大修周期；并存在易磨损、易腐蚀、润滑油污染、结构较为复杂和维护成本高等技术难题，进行了轻质聚合物基耐磨材料用水作润滑介质的生态友好型水润滑滑动轴承的研究，有效解决了传统油润滑轴承的不足。 项目主要研制弹塑性聚合物合金复合材料及轴承、衬垫制品，研究其摩擦物理学（tribophysics）和摩擦润滑化学（tribochemistry）特性，使之能大范围的应用于各种不同工况，拓展市场占有率，建立初步产业化基础。 本项目在认真总结国内外有关研究的基础上，研制弹塑性聚合物材料，经过特定要求改性的工程复合材料，具有在一定条件下发生变形和变形力消除后立即复原的能力，使其具有更高的承载能力、耐磨性和更宽的工作时候的温度范围等特性，以适用于对轴承材料有更加高的要求的设备，或者是延长在恶劣工况下的常规使用的寿命。水润滑和自润滑的弹塑性聚合物合金滑动材料不仅能隔离物理运动系统的振动、噪声和冲击，而且是非常理想的磨润、减振、降噪和抗冲击材料，非常适合于天然水作润滑介质，为用户水下动力传动系统及装备高效率节约能源与环保等重大难题提供有效解决方案，减少矿物质油排放，保护水源，保护自然环境。具有海生物抑止作用的弹塑合金复合材料，能避免海生物附着所导致的阻力增加、磨损腐蚀严重等问题，对生态友好，不影响ECO。 二、技术原理及性能指标 1、技术原理：本项目在充分研究水环境中轴与轴承的摩擦物理学和摩擦润滑化学特性的基础上，通过多相IPN技术合成工程弹塑合金，并合理设计轴承结构，使得该类轴承产品具有水润滑、自润滑、高比强度和刚韧等特性；原位合成工程弹塑基多相IPN合金制备过程中，利用等离子体活化功能填料使其通过化学键与基体键合，有实际效果的减少摩擦副的磨损。 2、性能指标 性能指标 任务书要求 实际达到 相对体积磨耗mm3 200 73.1 拉伸强度MPa 40 46.3 压缩模量MPa 480 840 吸水体积变化率% 1.5 0.22 冲击强度J/m 100 763 摩擦系数 0.25 0.19 最大工作所承受的压力MPa 10 59 三、技术的创造性与先进性 1、采用互穿网络技术创新了轴承用的耐磨材料体系，使得滑动材料达到均质、均相、强固，防止添加物迁移、渗析，保持了材料持久性均质与稳定。 2、创新的离心薄层浇注包覆技术，大大降低耐磨材料的热膨胀和吸水膨胀量，轴承吸水膨胀量降低了20%以上，提高了轴承的结构性能。 3、率先成功研发多层层合技术，有效实现了金属/非金属、非金属/非金属间界面反应热聚合粘合，大幅度的提高轴承动态性能，减振降噪幅度达到20%以上。 四、技术的成熟程度，适合使用的范围和安全性 应用领域：船舶工业、水利水电及新能源行业、泵工业。本项目成果主要用途和应用限制范围是水力机械的轴承/衬垫，主要使用在于船舶工业及装备制造业如水轮机、水泵、工业上污水处理设备、海洋工程、中低转速陆上装备（如风电偏航轴承，海洋起重机）。本项目产品的质量与进口优质品相当，主要是针对中高端用户的高性能、高要求设备，尤其是持续运转时间比较久的设备。 自2012年起，该项目成果已成功应用于广东、江苏、湖南、湖北、河北、内蒙古等省（自治区）的100多座大中型重点水利水电工程，该产品结构相对比较简单、耐磨损、耐腐蚀、噪音振动小、节能环保、运行稳定、大修周期长，明显提高了设备正常运行可靠性。 五、应用情况及存在的问题 1、目前国内市场以进口产品为主，本产品国内市场占有份额暂时不高，但市场占有率处于增长期，在技术领先期间分割到应有的市场占有率潜力巨大。本产品大部分涉及到重要设备、装备，客户的评价和反馈周期较长，良好口碑的形成、积累需要一定的周期。 2、目前产品主要以客户定制模式，多数为非标产品，产品规模化生产还未形成。 3、要满足国内市场巨大的业务增长需求，企业的生产加工能力还有待提升。 建议加大推广应用力度。