铜基粉末冶金和青铜衬垫杆端关节轴承摩擦学性能对比

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Comparison of Tribological Properties for Rod End Spherical Plain Bearingswith Copper Base Powder Metallurgy and Bronze LinerZhan Song-hua ，LU Gui-sen2，Qiu Ming(1.Taizhou Kejin Bearings Co.，Ltd.，Taizhou 318050，China；2.Henan University of Science and Technology，Luoyang 471003，China)Abstract： nIe friction coeficients，temperature rises and wear depths of two kinds of rod end sphericM plain bearingswith copper base powder metallurgy and bronze liner under oscilating frequencies of 3 Hz and contact pressure of 8 MPaare analyzed by a homemade high oscillating frequency and heavy load tribo-tester. nle diferences of worn surfaces ofthe two liners 8Ye investigated by SEM.n e results show that the tribological properties of the bearing with copper basepowder metallurgy liner are beter than those of the bronze liner.The mild abrasive wear is appeared on the surface ofthe bearing with a copper base powder metallurgy liner，while the bearing with a bronze liner appears serious abrasiveWear 。

Key words：rod end spherical plain bearing；copper base powder metallurgy；bronze；friction an d wear自润滑关节轴承因其承载大、结构紧凑，具有耐腐蚀、耐冲击以及摩擦因数小的特点，在载重汽车、军工机械及工程机械等领域 得到了广泛应用↑年来，我国引进的-些连接操纵系统、调节装置以及耐高低温的机械设备中，70%以上使收稿 日期：2012-12-23；修回日期：2013-02-03基金项目：国家自然科学基金项目(51275155)；河南受出青年基金项目(1 14100510002)作者简介：占松华(1967-)，男，工程师，董事长，从事轴承设计与制造。

通讯作者：邱明(1969-)，女，教授 ，博士生导师，研究方向为轴承摩擦学及特种轴承设计。E-mail：qiuming69###126.corn。

用了自润滑杆端关节轴承。在美国波音飞机的操纵传动系统中，其使用率几乎达到了100% ]。自润滑材料是影响自润滑杆端关节轴承寿命的重要因素，因此，国内、外学者 研究关节轴承的-个重要方面就是 自润滑材料的摩擦学性能，但针对杆端关节轴承衬垫材料的摩擦学试验研究开展的较少。

铜基粉末冶金衬垫是由铜粉、锡粉、锌粉和铁粉等经混合、压坯、烧结、精整和浸油处理制成，其主要优点是自润滑性能良好、摩擦因数小，并且结构简单、加工成本低，便于制造和装配，广泛应用在-些不方便添加润滑剂的工程机械中。青铜衬垫是锡磷青铜，由铜、锡、磷和铅等化学成分组成，《轴承)2013.№.6具有较高的强度和良好的耐腐蚀及耐磨性 ，其应用同样非常广泛。下文利用 自制的高频重载杆端关节轴承摆动摩擦、磨损试验机，在 3 Hz和8 MPa条件下，试验对比衬垫材料的摩擦学性能及其微观磨损机理，期望能为2种杆端关节轴承品质的提高提供参考。

1 试验1.1 试验对象图1所示为试验选用的杆端关节轴承结构图。基本尺寸为：内径 16 mlTl，内圈宽度21 mlTl，球径28.575 mm，外径40 mm，外圈宽度 15 mm，M16的内螺纹杆，深度 28 mm，杆端长度 44 mm。

外圈内圈图 1 自润滑杆端关节轴承结构图1.2 试验设备及方法试验在自制的杆端关节轴承摩擦磨损试验机上进行，试验机结构原理如图2所示。参照 JB/T10860-2008 确定试验方案和方法。试验在室温下进行，试验开始前，对被试轴承静压加载 8MPa(或3.4 kN)，15 min后再开机进行 25 000次的摆动试验。因为液压加载系统比较稳定，并且调压方便，故试验选择液压系统加载方式。试验轴承的摆动频率为3 Hz，摆动角度为 ±6。。采用变频器实现对 主轴摆动频率的无级变速调节；通过曲柄摇杆机构带动主轴摆动，调节主轴的摆567l-减速电动机；2-摇杆；3-主轴；4-扭矩传感器；5-热电偶；6～轴承；7-位移传感器图2 杆端关节轴承试验机结构示意图动角度。利用扭矩传感器和位移传感器实现试验轴承扭矩值和磨损量的在线检测，采用无纸测温仪实时记录被试轴承的摩擦温升。

1.3 结果与分析杆端关节轴承的失效形式大部分是磨损失效，影响其摩擦磨损性能的关键因素是杆端关节轴承的衬垫材料。因此，分别进行 3组摩擦磨损试验，取其平均值来对比2种衬垫材料的摩擦学性能。图3所示为关节轴承运转 25 000次后的摩擦因数、摩擦温升和磨损量的柱状图。

O.1080.1晒誉0.102髯0.090腰0伪 3蠢403938373635343332青铜衬垫 铜基粉末冶金衬垫(a)摩擦因数0.0090.0080.0昕0.0060.0晒O.0O.0∞0.0青铜衬垫 铜基粉末冶金衬垫(b)温升IIⅡII