专利名称：一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承及其制造方法
技术领域：
本发明涉及到一种自润滑复合滑动轴承及其制造方法，尤其是一种缠绕纤维增强 自润滑复合滑动轴承及其制造方法。
背景技术：
近年来，随着有色金属的大量消耗以及有色金属的成本增加，以有机高分子材料 替代金属材料作为结构与功能零部件的技术取得了迅速的发展。纤维增强环氧树脂复合材 料是一类高强度的增强材料，由于此类材料具有热固性树脂高硬度、高强度的特点，使得增 强后的材料具有优异的机械性能。纤维增强树脂基自润滑复合轴承因其具有自润滑性能 好、耐腐蚀、减震降燥、抗异物侵入损伤、成本低、省能源资源等优点，一直是新型轴承研究 开发的重点方向之一。专利号为CN87102143的中国发明专利公开了一种纤维增强模塑料 型水润滑减摩抗磨材料，以价廉易得的苯酚甲醛树脂和脱脂棉纤维为主要组份，其配制工 艺简单并能用压缩模塑法方便地成型出各种滑动摩擦件，配制和成型过程中无污染环境和 危害操作人员健康物质产生。此类材料制造潜水泵电机导轴承和推力盘摩擦片，以水作润 滑介质在高速高载工作条件下有良好的减摩抗磨性。但由于此类材料采用压缩模塑法制 备，因此只能制备平面板状材料，适用于制造垫片或平面推力轴承。公开号为CN2482605的 中国实用新型专利公开了一种复合型轴承，包括非金属内层和金属外层，两者通过粘接剂 复合为一体，非金属基层由有机纤维纱采用平纹或缎纹方式混织而成。此轴承结构简单，成 型加工制造容易，根据需要可做成各种形状的滑动轴承，而且承载力强，刚性好，强度和硬 度较高，具有优异的自润滑性、耐磨性和优良的防污染性及防腐蚀性。但由于此类轴承采用 的有机纤维是以混织布的形式存在，因此成本较高，并且轴承只适合制备薄壁形滑动轴承。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提出一种承载能力高，耐磨性好，并且成本低廉 的缠绕纤维增强自润滑复合轴承及其制造方法。为解决上述技术问题，本发明一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承包括内缠绕层和 外缠绕层，所述内缠绕层由聚四氟乙烯纤维和其他高耐磨的纤维混合并经树脂胶液浸渍后 缠绕而成，所述其它耐磨纤维采用芳纶纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维或碳纤维中 的一种或两种；所述外缠绕层由无碱长玻璃纤维与树脂胶液浸渍缠绕在所述内缠绕层上， 作为轴承的衬背。一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，包括如下工艺步骤1、配制树脂胶液将环氧树脂、固化剂、固化促进剂、填料、有机助剂按比例称量， 利用高速搅拌器进行搅拌，待均勻后，置入缠绕机中的胶液池中，待用。2、准备芯棒将芯棒进行打磨及清洗；3、制备轴承内层材料将聚四氟乙烯(PTFE)连续长纤维和其它耐磨纤维共同缠 绕组成一种混合纤维，所述聚四氟乙烯(PTFE)纤维的纤维度为150 500D，所述其它耐磨
4纤维采用芳纶纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维或碳纤维中的一种或两种的混合物， 纤维度为200 1000D。4、缠绕轴承内层利用缠绕机，将上述混合纤维通过浸渍配制好的所述树脂胶液 缠绕在芯棒上，缠缠绕角为30° 85°，缠绕厚度为0. 45mm 0. 55mm。5、制备背衬层将浸渍过胶液的无碱长玻璃纤维缠绕在内衬层上，以作为轴承的 背衬层，其纤维缠绕角为30° 85°，纱线宽度在IOmm 25mm;6、固化成型将缠绕好的轴承初品取下，连同芯棒一起放置于烘箱中进行固化，固 化温度为100°C 180°C，时间为6 15小时；待固化完全后，将轴承毛品连同芯棒从烘箱 中取出。7、后续加工将固化后的轴承毛品连同芯棒，在车床上进行外表面的加工，留部分 加工余量；然后脱膜，将轴承制品从芯棒上取出，按轴承高度加工到要求尺寸，并且对轴承 外径进行加工至所需要的公差范围，得轴承成品。上述一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，在准备芯棒时，对芯棒进行 打磨及清洗后，在芯棒表面喷涂或擦涂相应的耐高温脱膜剂，所述脱膜剂为硅油、聚乙烯醇 中的一种或两种的混合物。上述一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，在制备背衬层时，在浸胶前 对所述无碱长玻璃纤维适当的润湿，所述无碱玻璃纤维的纤维度为200 3000Tex。上述一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，配制所述树脂胶液所用的所 述环氧树脂采用液体双酚A型环氧树脂，环氧值为0. 35 0. 55eq/100g。上述一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，配制所述树脂胶液所用的所 述固化剂采用甲基四氢苯酐(MeTHPA)或六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)，其用量为所述环氧树 脂的60 90% (以质量份数计算)；上述一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，配制所述树脂胶液所用的所 述固化促进剂采用叔胺类或咪唑类固化促进剂，用量为所述环氧树脂的0. 2 5% (以质量 份数计算)；上述一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，配制所述树脂胶液所用的所 述填料采用石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯(PTFE)、铜粉、硬脂酸锌、石英砂中的一种或一种以 上的混合物，用量为所述环氧树脂的2 20% (以质量份数计算)；上述一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，配制所述树脂胶液所用的 所述有机助剂包括润湿剂和偶联剂，所述润湿剂采用非离子硅氧烷共聚物的非离子润湿 剂(Troysol S366)或聚乙二醇辛基苯基醚(X-350)中的一种，用量为所述环氧树脂组份 的0. 1 2% (以质量份数计算)；所述偶联剂采用硅烷类偶联剂，用量为所述环氧树脂的 0.1 2% (以质量份数计算)。本发明以缠绕聚四氟乙烯连续长纤维和耐磨纤维作为复合轴承自润滑内衬，缠绕 无碱长玻璃纤维为背衬层，制成的自润滑复合滑动轴承可代替传统的铜合金轴承和铜合金 镶嵌固体润滑轴承。本发明缠绕纤维增强自润滑复合轴承具有承载承载能力高，耐磨性好， 且成本低廉等特点，可以制备自润滑径向滑动轴承，广泛应用于旋转、摆动、往复和滑动运 动方式的无油润滑工作场所。制作时，将芯棒进行打磨及清洗，可以保证芯表面光洁度，在 缠绕前在芯棒表面喷涂或擦涂相应的耐高温脱膜剂，可便于脱膜。在浸胶前对无碱长玻璃
5纤维适当的润湿，可保证无碱玻璃纤维的浸润性。
图1是本发明自润滑复合轴承的纵向截面结构示意图；图2是相对于图1的侧向结构示意图。
具体实施例方式实施例1如图所示，本发明一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承包括内缠绕层1 (轴承内层) 和外缠绕层2 (背衬层)，其制造方法包括如下工艺步骤1、树脂胶液的配制。将环氧树脂E44、甲基四氢苯酐(MeTHPA)、2_乙基_4甲基咪唑、石英砂、聚乙二醇 辛基苯基醚、Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)按下表比例称量，利用高速搅拌器进行搅 拌，待均勻后，置入缠绕机中的胶液池中，待用。 2、芯棒的准备。在缠绕前，先将碳钢芯棒进行打磨及清洗，以保证芯棒表面光洁度。同时，为了便 于脱膜，在缠绕前，在芯棒表面喷涂或擦涂耐高温脱膜剂二甲基硅油。3、轴承内层材料的制备。将一股自润滑PTFE连续长纤维(纤维度为500D)、一股聚酯纤维(纤维度为 1500D)和一股芳纶纤维(纤维度为200D)共同缠绕组成混合纤维。4、缠绕轴承内层。将上述混合纤维浸渍配制的树脂胶液，共同缠绕在芯棒上。维缠绕角为55°，缠绕 厚度为0. 5mm。5、背衬层的制备。待上述轴承内层材料的表面较干后，利用缠绕机将无碱玻璃长纤维(纤维度为
6600Tex)通过胶液池，缠绕在金属芯棒上。缠绕角度65°，纱片宽度20mm，缠绕层数6层。6、固化成型待缠绕完成后将制品放置于烘箱中，固化温度为120°C，固化时间为8小时。7、后续加工将固化后的轴承毛品连同芯棒从烘箱中取出，在车床上进行外表面的加工，留部 分加工余量；然后脱膜，将轴承制品从芯棒上取出，按轴承高度加工到要求尺寸，并且对轴 承外径进行加工至所需要的公差范围，制成本发明轴承成品。实施例2一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，包括如下工艺步骤1、树脂胶液的配制。将环氧树脂E51、六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)、2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚 (DMP-30)、二硫化钼、非离子硅氧烷共聚物(Troysol S366)、Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧 基硅烷(KH560)，按下表比例称量，利用高速搅拌器进行搅拌，待均勻后，置入缠绕机中的胶 液池中，待用。 2、芯棒的准备。在缠绕前，先将芯棒进行打磨及清洗，以保证芯棒表面光洁度。同时，为了便于脱 膜，在缠绕前，在芯棒表面喷涂或擦涂耐高温脱膜剂聚乙烯醇。芯棒采用金属材料的芯棒3、轴承内层材料的制备。将一股自润滑PTFE连续长纤维(纤维度为200D)、一股超高分子量聚乙烯纤维 (纤维度为1300D)和一股碳纤维(纤维度为200D)共同缠绕组成混合纤维。4、缠绕轴承内层。将上述混合纤维浸渍配制的树脂胶液，共同缠绕在芯棒上。维缠绕角为70°，缠绕 厚度为0. 55mm。5、背衬层的制备。待上述轴承内层材料的表面较干后，利用缠绕机将无碱玻璃长纤维(纤维度为
72000Tex)通过胶液池，缠绕在金属芯棒上。缠绕角度45°，纱片宽度10mm，缠绕层数6层。6、固化成型待缠绕完成后将制品放置于烘箱中，固化温度为160°C，固化时间为5小时。7、后续加工将固化后的轴承毛品连同芯棒从烘箱中取出，在车床上进行外表面的加工，留部 分加工余量；然后脱膜，将轴承制品从芯棒上取出，按轴承高度加工到要求尺寸，并且对轴 承外径进行加工至所需要的公差范围，制成本发明轴承成品。本发明自润滑复合轴承的制造方法中，用于配制树脂胶液的固化促进剂可采用除 2、4、6_三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)和2-乙基-4甲基咪唑以外的叔胺类或咪唑 类固化促进剂，填料可采用具有优异润滑或耐磨性能的粉体，如石墨、二硫化钼、聚四氟乙 烯(PTFE)、铜粉、硬脂酸锌、石英砂中的一种或一种以上的混合物，有机助剂中的润湿剂在 树脂胶液中主要起润湿、分散及消泡的作用，可采用非离子硅氧烷共聚物的非离子润湿剂 (Troysol S366)或聚乙二醇辛基苯基醚(X-350)中的一种，偶联剂可采用除Y _氨丙基三 乙氧基硅烷(KH550)以外的其它硅烷类偶联剂。在芯棒表面喷涂或擦涂的脱膜剂可采用其 它的硅油或聚乙烯醇，或者硅油和聚乙烯醇的混合物。内层材料中的耐磨纤维可采用芳纶 纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维或碳纤维中的一种或两种的混合物。
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权利要求
一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承，其特征在于，它包括内缠绕层和外缠绕层，所述内缠绕层由聚四氟乙烯纤维和其他高耐磨的纤维混合并经树脂胶液浸渍后缠绕而成，所述其它耐磨纤维采用芳纶纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维或碳纤维中的一种或两种；所述外缠绕层由无碱长玻璃纤维与树脂胶液浸渍缠绕在所述内缠绕层上，作为轴承的衬背。
2.—种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，其特征在于，它包括如下工艺步骤(1)、配制树脂胶液将环氧树脂、固化剂、固化促进剂、填料、有机助剂按比例称量，利 用高速搅拌器进行搅拌，待均勻后，置入缠绕机中的胶液池中，待用。(2)、准备芯棒将芯棒进行打磨及清洗；(3)、制备轴承内层材料将聚四氟乙烯连续长纤维和其它耐磨纤维共同缠绕组成一 种混合纤维，所述聚四氟乙烯纤维的纤维度为150 500D，所述其它耐磨纤维采用芳纶纤 维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维或碳纤维中的一种或两种的混合物，纤维度为200 IOOODo(4)、缠绕轴承内层利用缠绕机，将上述混合纤维通过浸渍配制好的所述树脂胶液缠 绕在芯棒上，缠缠绕角为30° 85°，缠绕厚度为0. 45mm 0. 55mm。(5)、制备背衬层将浸渍过胶液的无碱长玻璃纤维缠绕在内衬层上，以作为轴承的背 衬层，其纤维缠绕角为30° 85°，纱线宽度在IOmm 25mm;(6)、固化成型将缠绕好的轴承初品取下，连同芯棒一起放置于烘箱中进行固化，固化 温度为100°C 180°C，时间为6 15小时；待固化完全后，将轴承毛品连同芯棒从烘箱中 取出。(7)、后续加工将固化后的轴承毛品连同芯棒，在车床上进行外表面的加工，留部分加 工余量；然后脱膜，将轴承制品从芯棒上取出，按轴承高度加工到要求尺寸，并且对轴承外 径进行加工至所需要的公差范围，得轴承成品。
3.如权利要求2所述的一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，其特征在于， 在准备芯棒时，对芯棒进行打磨及清洗后，在芯棒表面喷涂或擦涂相应的耐高温脱膜剂，所 述脱膜剂为硅油、聚乙烯醇中的一种或两种的混合物。
4.如权利要求2或3所述的一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，其特征在 于，在制备背衬层时，在浸胶前对所述无碱长玻璃纤维适当的润湿，所述无碱玻璃纤维的纤 维度为200 3000Tex。
5.如权利要求2或3所述的一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，其特征在 于，配制所述树脂胶液所用的所述环氧树脂采用液体双酚A型环氧树脂，环氧值为0. 35 0.55eq/100g。
6.如权利要求2或3所述的一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，其特征在 于，配制所述树脂胶液所用的所述固化剂采用甲基四氢苯酐或六氢邻苯二甲酸酐，以质量 份数计其用量为所述环氧树脂的60 90%。
7.如权利要求2或3所述的一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，其特征在 于，配制所述树脂胶液所用的所述固化促进剂采用叔胺类或咪唑类固化促进剂，以质量份 数计用量为所述环氧树脂的0. 2 5%。
8.如权利要求2或3所述的一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，其特征在 于，配制所述树脂胶液所用的所述填料采用石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、铜粉、硬脂酸锌、 石英砂中的一种或一种以上的混合物，以质量份数计其用量为所述环氧树脂的2 20%。
9.如权利要求2或3所述的一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承的制造方法，其特征在 于，配制所述树脂胶液所用的所述有机助剂包括润湿剂和偶联剂，所述润湿剂采用非离子 硅氧烷共聚物的非离子润湿剂或聚乙二醇辛基苯基醚中的一种，以质量份数计其用量为所 述环氧树脂组份的0. 1 2% ；所述偶联剂采用硅烷类偶联剂，以质量份数计其用量为所述 环氧树脂的0. 1 2%。
全文摘要
本发明公开了一种缠绕纤维增强自润滑复合轴承及其制造方法，包括内缠绕层和外缠绕层，内缠绕层由聚四氟乙烯纤维和其他高耐磨的纤维混合并经树脂胶液浸渍后缠绕而成，其它耐磨纤维采用芳纶纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维或碳纤维中的一种或两种；外缠绕层由无碱长玻璃纤维与树脂胶液浸渍缠绕在内缠绕层上，作为轴承的衬背。本发明缠绕纤维增强自润滑复合轴承具有承载承载能力高，耐磨性好，且成本低廉等特点，可以制备自润滑径向滑动轴承，广泛应用于旋转、摆动、往复和滑动运动方式的无油润滑工作场所。
文档编号D06M15/55GK101929506SQ201010256480
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者倪志伟, 孙俞, 张国强, 杨生荣, 王宏刚, 罗佳, 范建明, 顾春卫 申请人:浙江中达轴承有限公司