工程塑料轴承在免润滑输送链上的运用

一、免润滑输送链为什么要用塑料轴承

为提高烟草产品质量安全，减少维护成本，对贮柜、喂料机使用的输送链进行创新改进。在输送链的滚子与套筒之间增加工程塑料轴承，工程塑料轴承与套筒直接作用实现自润滑，达到免润滑的效果。这种工程塑料轴承能达到较高的耐磨性、抗疲劳性和较低的摩擦系数。

二、输送链现状与塑料轴承运用

1、输送链现状

目前，烟草行业采用输送链贮存、输送物料的设备，其输送链多为大节距输送用套筒滚子链结构。在重载或长距离输送情况下，摩擦阻力大。尤其是使用一段时间后，套筒、销轴、滚子之间长时间的相对滑动，原有的润滑油层逐渐干涸，出现干摩擦，噪音、负载急剧增加，造成输送链爬行现象，功率不足等问题，长时间运行还会导致设备损坏。因此需要经常润滑输送链。但是，润滑油脂会对物料产生二次污染的风险，不符合烟草行业的食品级要求。

针对这个问题，我们广泛调研，借鉴其它行业（纺织）的成功经验，提出在输送链滚子与套筒间增加工程塑料轴承的方案，以达到免润滑的目的。

2、塑料轴承在运用行业工作原理及其方案

（1).贮柜、喂料机的输送链

贮柜、喂料机是烟厂生产线上的主要贮存、输送设备。贮柜主要用于贮存物料，将不同物料混合贮存一定时间使混合后的物料更充分吸收前道工序施加到物料上的水分、料液达到工艺线要求，并能将混合均匀的物料松散输送到生产线，实现调节整线的生产，满足卷烟工艺要求均衡生产的功能；喂料机一般与计量管、电子皮带秤或其它设备配套使用，具有提升物料及贮存物料的功能，将物料衡定、均匀、定量输送。贮柜输送链是典型的重载、长距离输送案例。其带宽范围为0.8米～4米最宽可达6米，长度可达50m，贮料量可达25吨。其输送速度一般为：8米/小时～20米/小时。

如图1、2所示，贮柜、喂料机的核心功能部件为其承重输送的输送链带。

（2）免润滑输送链方案

根据以上五种方案，我们可以根据实际情况而定，但是相比之下，第五种是比较适合的

（2）、增加工程塑料轴承的输送链

输送链如图4所示，相对传统的销轴套筒滚子输送链，在滚子与套筒间增加工程塑料轴承。工程塑料轴承外圈与滚子内孔过盈配合，内圈与套筒间隙配合以保证滚子转动灵活。

3、工程塑料轴承免润滑输送链的机械性能

（1）、工程塑料轴承免润滑输送链计算公式

贮柜工作环境一般为10℃～40℃，输送链运行速度一般为0.13～0.33米/分钟，承料5吨。这要求输送链的极限拉伸载荷不小于60KN。工程塑料轴承输送链的最大抗压载荷的计算方式一般以销轴投影面积计算，如下公式：

F=P*d1*b1

对于选用的工程塑料轴承系列的工程塑料轴承式中各值分别为：P=80MPa、=27mm、b1=16mm。由于输送链滚子较宽，采用两件轴承并列使用。根据公式计算结果为F=69.12KN。满足设计要求。工程塑料轴承系列的工程塑料轴承使用温度为-40～130℃。贮柜工作环境一般为10℃～40℃。如图5所示，达到极限载荷时其变形量小于5%。

如图6所示，工程塑料轴承系列的工程塑料轴承对钢的运动摩擦系数μ为：0.08～0.15。而传统的钢制输送链滚子与套筒的摩擦系数μ为：0.15 ～ 0.2。摩擦系数具有绝对的优势，特别是对于这种长距离重载输送设备，有利于减小整机的负载，增加输送链的使用

（2）、工程塑料轴承免润滑输送链的免润滑原理

工程塑料轴承系列工程塑料轴承主要由基料、纤维和填料、固体润滑颗粒构成。所有成分并不是独立的，而是均匀混合在一起的保证它的性能。这种设计的优点是：摩擦系数尽可能的小；表面不可能被外力刮掉；具有很高的耐磨性。

每一种成分材料都具有不同的功能。基料主要承受径向力，在接触区域，这种材料对轴提供了一个支持。基料保证固体润滑脂表面压力不会太高，而且基料也可以通过纤维或填料来加强，这些附加的材料可以保证轴承在承受连续载荷时的性能稳定。固体润滑脂，作为细微成分嵌入增强纤维中，由于他们被包围在纤维或填料细小的颗粒中，所以不易被挤压出来。

当输送链运动时，轴承与套筒发生挤压，固体润滑颗粒才会被释放出来出现在基料中，以降低摩擦系数。

在输送链起始运行阶段，输送链套筒和工程塑料轴承两种材料的表面会互相调整、磨合。

如图7所示，在这个阶段，摩擦系数不断减小，直至最佳摩擦面形成。

4、实验阶段

在制作样机之前，与链条生产厂家一同对这种工程塑料轴承免润滑输送链进行了滚子挤压强度试验、输送链极限拉伸载 荷试验。其极限拉伸载荷（破断载荷）为162.5KN，但内嵌的工程塑料轴承已经塑性变形。就极限拉伸载荷而言，与不加工程塑料轴承的输送链相同。挤压强度试验方法

如图8所示，将工程塑料轴承压入滚子后，轴承内部装入与套筒直径相同的销轴支撑，在滚子顶部施加载荷。如表1试验数据所示，

当载荷力小于100kN时，轴承内孔尺寸微小变化，当载荷力达到150kN时，轴承开始有明显的塑性变形， 当载荷力达到200kN时，轴承破裂。

依据以上的试验结果，后期经过几年制作了工程塑料轴承输送链样品复烤厂贮柜进行负载试验，在免润滑的工况下运行一年，其运行状态良好，未出现任何故障。接着开始小批量应用这种免润滑输送链，在市场上的到很好的反响。

三、塑料轴承在输送链的未来发展

烟草行业中，相对于皮带式的贮柜、喂料机，输送链式的有着明显的优势，其载荷大、输送距离长、运行可靠、使用寿命长、没有皮带跑偏问题，长期处于主流趋势。但是输送链的润滑、噪音问题一直困扰着设计和使用者。随着行业发展，质量安全、低成本维护甚至免维护的指标提升到了一个新的高度，对烟机设备也提出了更高的要求。工程塑料轴承输送链解决了输送链润滑问题，降低了烟草产品质量事故风险，减少维护成本，给企业带来了较好的经济效益。