發(fā)布時(shí)間:2025年4月22日 SKF

SKF超精密軸承的摩擦特性是其高性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，直接影響軸承的壽命、溫升、振動(dòng)和運(yùn)行效率。以下是關(guān)于SKF超精密軸承摩擦特性的詳細(xì)分析：

一、摩擦來源與影響因素

1. 滾動(dòng)摩擦

   • 滾子與滾道接觸：滾動(dòng)體（球或滾子）與內(nèi)外圈滾道之間的彈性接觸會(huì)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，其大小與接觸應(yīng)力、潤(rùn)滑狀態(tài)和表面粗糙度相關(guān)。
   • 赫茲接觸理論：點(diǎn)接觸（如深溝球軸承）或線接觸（如圓柱滾子軸承）的接觸應(yīng)力分布直接影響摩擦阻力。

2. 滑動(dòng)摩擦

   • 自旋滑動(dòng)：軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾子因打滑產(chǎn)生的微幅滑動(dòng)摩擦（尤其在高速或高加速度工況下）。
   • 保持架引導(dǎo)面摩擦：保持架與滾子接觸處的滑動(dòng)摩擦（如尼龍保持架與鋼制滾子的摩擦）。

3. 潤(rùn)滑摩擦

   • 油膜厚度：潤(rùn)滑脂或油膜的厚度需滿足EHD（彈流潤(rùn)滑）條件，油膜過薄會(huì)增加邊界摩擦，過厚可能導(dǎo)致泄漏。
   • 潤(rùn)滑劑性能：黏度、極壓性（EP添加劑）和清潔度直接影響摩擦系數(shù)。

4. 材料摩擦

   • 表面處理：滾道和滾動(dòng)體的拋光工藝（Ra≤0.1μm）、鍍層（如DLC、TiN）或熱處理（如滲碳）會(huì)改變摩擦特性。
   • 材料配對(duì)：鋼/鋼、陶瓷/鋼或陶瓷/陶瓷的材料組合影響摩擦系數(shù)。

二、SKF超精密軸承的摩擦優(yōu)化設(shè)計(jì)

1. 表面超精加工

   • 滾道表面通過超精研磨或拋光處理，降低表面粗糙度（Ra≤0.05μm），減少微觀凹凸接觸帶來的摩擦。
   • 特殊紋理加工（如控制波紋度≤0.2μm）進(jìn)一步降低摩擦阻力。

2. 先進(jìn)潤(rùn)滑技術(shù)

   • 固體潤(rùn)滑涂層：在滾道或滾動(dòng)體上沉積DLC（類金剛石碳）或WS₂涂層，適用于真空或高溫環(huán)境，降低邊界摩擦。
   • 納米潤(rùn)滑劑：使用含納米顆粒的潤(rùn)滑脂（如SKF LGMT系列），增強(qiáng)油膜穩(wěn)定性，減少摩擦磨損。
   • 油氣潤(rùn)滑：在高速場(chǎng)景中通過油氣混合潤(rùn)滑，降低攪拌摩擦損耗。

3. 保持架優(yōu)化

   • 低摩擦材料：采用高分子材料（如PEEK）或銅合金保持架，減少與滾子的滑動(dòng)摩擦。
   • 引導(dǎo)結(jié)構(gòu)改進(jìn)：優(yōu)化保持架兜孔形狀，避免邊緣應(yīng)力集中導(dǎo)致的額外摩擦。

4. 預(yù)緊與游隙控制

   • 合理預(yù)緊：通過軸向或徑向預(yù)緊消除游隙，但需避免過緊導(dǎo)致滾動(dòng)摩擦劇增。
   • 溫度補(bǔ)償：考慮熱膨脹對(duì)預(yù)緊力的影響，防止溫升導(dǎo)致摩擦增大。

三、摩擦特性對(duì)性能的影響

1. 溫升與功耗

   • 摩擦越大，產(chǎn)生的熱量越多，可能導(dǎo)致潤(rùn)滑失效或材料軟化（如超過鋼的回火溫度~200℃）。
   • SKF通過低摩擦設(shè)計(jì)（如陶瓷滾子+DLC涂層）可降低溫升30%以上。

2. 振動(dòng)與噪聲

   • 摩擦不均勻會(huì)導(dǎo)致滾子打滑或保持架碰撞，產(chǎn)生振動(dòng)和異響。
   • SKF超精密軸承通過表面紋理控制和圓度誤差≤0.5μm，顯著抑制摩擦誘發(fā)的振動(dòng)。

3. 壽命與可靠性

   • 摩擦磨損是軸承疲勞失效的主要誘因之一。SKF通過優(yōu)化潤(rùn)滑和表面處理，使超精密軸承的L10壽命（額定壽命）延長(zhǎng)至數(shù)百萬小時(shí)。
   • 低摩擦設(shè)計(jì)還可減少潤(rùn)滑脂老化速度，延長(zhǎng)維護(hù)周期。

四、典型應(yīng)用場(chǎng)景與摩擦表現(xiàn)

五、測(cè)試與驗(yàn)證方法

1. 摩擦扭矩測(cè)試

   • 使用軸承摩擦扭矩測(cè)試儀測(cè)量啟動(dòng)和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的摩擦力矩，評(píng)估潤(rùn)滑效果。
   • SKF標(biāo)準(zhǔn)：高速軸承的摩擦扭矩通常控制在≤0.5 N·mm（視尺寸而定）。

2. EHD油膜比厚

   • 計(jì)算油膜厚度與粗糙度的比值（λ=hmin/σ），λ>3時(shí)為完全彈流潤(rùn)滑，摩擦最低。
   • SKF通過潤(rùn)滑匹配設(shè)計(jì)確保λ≥4，優(yōu)化摩擦性能。

3. 壽命試驗(yàn)

   • 在模擬工況下測(cè)試軸承的溫升、振動(dòng)和疲勞壽命，驗(yàn)證低摩擦設(shè)計(jì)的有效性。

六、注意事項(xiàng)

1. 避免干摩擦：超精密軸承必須配合專用潤(rùn)滑脂或油浴，禁止無潤(rùn)滑運(yùn)行。
2. 清潔度控制：微小顆粒（≥5μm）會(huì)破壞油膜，導(dǎo)致摩擦驟增和早期失效。
3. 匹配工況：根據(jù)轉(zhuǎn)速、載荷和溫度選擇合適型號(hào)（如高速用陶瓷軸承，高溫用鍍層軸承）。

SKF超精密軸承通過材料創(chuàng)新、表面處理和潤(rùn)滑優(yōu)化，將摩擦控制在極低水平，同時(shí)兼顧耐磨性和可靠性，是高精度、高轉(zhuǎn)速、惡劣環(huán)境應(yīng)用的理想選擇。