聚四氟乙烯在ZL型立式多级泵中的优化应用

ZL型立式多级泵的水轴承，过去采用橡胶材料制作。橡胶轴承上设有螺旋沟槽，其走向符合圆周运动和水流方向，轴承始终有水润滑，否则，起动时无润滑的橡胶会因摩擦因数大和导热性较差而损坏。PTFE具有极优越的化学稳定性热稳定性，良好的润滑性、减摩性，以及长期使用温度范围宽等性能。但PTFE的力学强度、刚度和硬度、热导率、耐磨性较差。向PTFE中填充石墨、二硫化钼、青铜粉、玻璃纤维等能改善PTFE的物理性能和力学性能。研究表明，填充青铜粉的PTFE拉伸强度为15～38MPa，弯曲强度为20MPa，压缩强度为16.5～20MPa，硬度为25～35HBS，摩擦因数为0.03～0.15，承载能力为100MPa，使用寿命可达15000h（为纯PTFE的2倍）。随青铜粉加入量的增加，填充PTFE的拉伸强度和伸长率下降。青铜粉的加入能改善PTFE的导热性，降低线胀系数（比纯PTFE降低约15％）。压缩强度增加，摩擦因数增大，青铜粉粒度大，填充PTFE的使用寿命低，反之，则提高其使用寿命。根据一系列填充改性试验得出最佳配方为PTFE∶青铜粉＝1∶1（质量比），青铜粉的平均粒径为500μm。

轴承的长径比为1.0较理想（一般不宜超过1.5），此时热量容易散发，摩擦因数最小。PTFE的壁厚既要保证强度和轴承的成型工艺，又要保证压配时不引起内圆变形，同时在轴承座孔中有足够的张紧力。实验确定壁厚为其内径的0.18～0.2较为合适。在轴承内壁上还开有润滑冷却沟槽。槽的形式采用直线形，这种形状对于排除磨屑、泥沙等有利，直线形槽对称开3个。水轴承结构如图5-16所示。

图5-16 水轴承结构

PTFE轴承外径应比轴承座孔的内径稍大一些这样可以使衬套压入轴承座后具有适当的张紧力使之牢固地固定在里面，防止衬套随轴转动和长期使用后松动。塑料轴承的配合间隙，不能采用一般金属零件间隙配合的润滑理论来计算，它应比金属零件大，可以参考表5-37来确定。(www.xing528.com)

填充PTFE轴承只能用冷压烧结成型。为了使填充PTFE轴承在工作时，将薄薄一层PTFE转移到与轴承相配的下轴护套上，形成PTFE与PTFE的摩擦，提高对轴承组合的使用寿命，表面粗糙度Ra应控制在8～16μm。

表5-37 PTFE轴承设计间隙（单位：mm）

纯PTFE材料与钢镀硬铬对磨一段时间后，纯PTFE磨损量是镀铬表面磨损量的10～20倍。ZL型立式多级泵水轴承采用填充PTFE制作的轴承（轴承与表面镀铬层0.01mm的下轴护套相配），连续工作1年后，填充PTFE轴承无磨损轴护套磨损0.5mm。实际应用证明，填充PTFE轴承耐磨性好，自润滑性能优良，具有较好的力学性能，耐咬焊，耐酸、碱、强氧化剂及有机液体的腐蚀，热导率比纯PTFE提高5倍，轴承寿命是橡胶轴承的2～2.5倍，可大大减少蠕变现象。