环氧塑料罗拉轴承的研制

　　罗拉轴承是纺纱机械上使用的关键零件之一，在纺纱过程中需要人工定期向罗拉轴承加油以保证机床的正常工作。山于罗拉轴承工作中需要频繁加油和出现油脂外溢等问题，常常产生油污纱造成油污染疵布，而且频繁地加油，不仅工人劳动强度大，生产效率低，也提高了企业生产成本。
　　纺织行业造成高消耗油料以及山于加油造成的油污布，一直成为纺织企业降低能耗、提高质量难以突破的瓶颈。利用塑料自润滑性研制一种工程塑料（环氧塑料）自润滑罗拉轴承以替代传统的滚动罗拉轴承，达到杜绝油污纱的产生、节约油料消耗、减少用工和提高企业经济效益的目的。
　　2环氧塑料罗拉轴承的设计2.1材料选用目前市场上以金属铜基为材料制成的滚动罗拉轴承，较传统的尼龙架滚珠轴承（如所示）具有一定的润滑性能，但山于金属铜成本较高，纺织机械设备的改造需要增加大量成本。为此，选用塑：014-09-25.基金项目：陕西省教育厅专项科研基金项目（14K1056）。
　　事塑料成型工艺及模具教学和研究工作。
　　料聚合物罗拉轴承，具有质量轻、成型性能好、成本低、耐磨性好、柔韧性好、摩擦因数小、噪音低等优点。聚合物复合材料采用的基体主要有聚四氟乙烯（PTFE）、聚甲醛（POM）、聚酰胺（PA）、聚酰亚胺（PI）、聚苯硫醚（PPS）、酚醛树脂、聚醚醚酮（PEEK）等。
　　滚动罗拉轴承结构经过试验分析和反复试验，丌发双酚A型环氧树脂（EP）基复合材料自润滑罗拉轴承，以聚酰胺为固化剂，石墨为固体润滑剂，玻璃纤维为增强材料，铜粉为造孔导热材料以及少量的助剂，采用塑料压制成型方法可以一次成型出自润滑罗拉轴承。
　　2.1.1环氧树脂性能分析环氧树脂属热固性工程塑料，是一种高强度的高分子合成材料，双酚A型环氧树脂具有优良的力学性能和摩擦性能，对纤维材料具有良好的浸润性，和多种金属、非金属有优良的粘接力。但固化物质脆、易丌裂、抗冲击性差，使用时通过添加增强材料和改性剂而制成的复合材料，可使其综合性能得到大幅度提升。
　　双酚A型环氧树脂分子结构中含有活泼的环氧基，可与多种类型的固化剂和化工材料在~180温度内发生交联反应而形成二向网状的空间立体结构高聚物，使其力学性能提高，硬度好，尺寸稳定性好。若以双酚A型环氧树脂为基体，通过添加增强材料和改性剂，可改善环氧树脂的柔性、抗剪、抗弯、抗冲、耐磨、自润滑等性能，提高其力学性能和尺寸稳定性。
　　2.1.2环氧塑料罗拉轴承试验材料环氧塑料罗拉轴承的主要成分为：双酚A型环氧树脂基。环氧塑料是轴承的主要成分，决定了罗拉轴承的基本性能和参数。选用大连齐化化工有限责任公司生产的双酚A型环氧树脂，环氧值为0.55.石墨（C）。石墨为优良的固体润滑剂，具有摩擦因数低，导电导热性好，承载能力好，耐磨性好，耐高温，高强度、高模量的特点。添加石墨还可以充当交联剂，提高玻璃纤维和双酚A型环氧树脂的相容性和结合力，减小玻璃纤维所受的摩擦力，同时还起到脱模剂的作用，使成型后的罗拉轴承易于脱模。试验时选用青岛天元石墨有限公司生产的800目石墨粉。
　　聚酰胺。聚酰胺为固化剂，热固性塑料成型时需要加入一种可以使合成树脂完成交联反应而固化的物质，试验时选用美国杜邦公司生产的注塑级聚酰胺（PA66）。
　　玻璃纤维（GF）。山于塑料的刚度与强度较弱，加入纤维状的填料可以有效提高环氧塑料的刚度与强度。选用陕西华特玻璃纤维有限公司生产的玻璃纤维，以增强轴承的强度和承受边缘载荷的作用。
　　青铜粉。山于塑料对温度很敏感，导热性又差，其散热问题很重要。为此在聚合物中加入青铜粉成型时作为造孔导热材料，以便于冷却和润滑。选用漯河市华通粉末新材料有限公司生产的600目青铜粉。
　　2.2环氧塑料罗拉轴承结构设计细纱机罗拉上用的轴承结构如所示，山内层、中间层和外层构成。轴承内层使内圈和罗拉紧密接触，中间层是环氧树脂基轴承套，外层是外圈和加油嘴。在罗拉转动过程中，环氧塑料在摩擦过程中微粒表面不断分离，脱落的微粒可以作为润滑剂使用。润滑剂随着轴承的转动向摩擦面转移和反转移，在摩擦面上形成润滑良好、牢固附着并均匀覆盖的固体转移膜，大幅度降低了摩擦磨损，延长了轴承使用寿命。
　　FA506细纱机上使用的罗拉轴承内圈外径尺寸为020.00mm，外圈内径尺寸为023.83mm，因此，环氧塑料轴承套的内、外径尺寸分别为陪0mm和023mm，壁厚尺寸为3mm，高度尺寸为13mm.罗拉轴承的组成3环氧塑料罗拉轴承中轴承套的制造3.1轴承套成型工艺的确定压缩成型前，为了成型时操作的方便和提高制品的质量，可利用预压模将粉状或纤维状的热固性塑件在预压机上压成质量一定、形状一致的锭料。山于试验的客观条件限制，轴承套压缩成型仍采用热固性塑料压塑粉直接进行。
　　将一定比例的双酚A型环氧树脂与增强材料、润滑剂、固化剂以及导热材料按比例混合后，加入模具加料腔（凹模）中，其成型工艺过程主要包括：压缩成型。根据塑料压缩成型原理，轴承套成型过程分为加料、合模、排气、固化、脱模、模具清理等。①加料：将40%~50%环氧树脂胶粘剂与固化剂，按照其质量分数为1：1的比例组合后倒入玻璃烧杯中，再均匀地加入10%~20%玻璃纤维（GF），同时用玻璃棒不断搅拌，然后慢慢加入20% ~30%石墨粉和10%青铜粉，待以上混合物完全均匀混合，倒入模具前再按比例加入固化剂聚酰胺（PA66）；②合模：当凸模未接触环氧树脂混合物前应快速合模，当凸模接触混合物之后，应慢速合模以使模具型腔中的空气充分排除；③排气：热固性塑料在成型时，必须排除水分和挥发物变成的气体以及化学反应产生的副产物，以避免产生成型缺陷而影响制品的性能和表面质量，为此，在合模之后要卸压排气；④固化：热固性塑料在一定温度和压力下要保持一定的时间，使高分子交联反应充分，才能达到制品性能好，生产效率高的目的；⑤脱模：山于冷却不均匀制品内部会产生较大的内应力，脱模后的轴承需放入80丈的恒温烘箱中进行缓慢冷却；⑥清模：脱模后需用铜刀或铜刷去除残留在模具型腔内的塑料废料，然后用压缩空气吹净。
　　压缩成型工艺工作循环如所示。
　　压缩成型工作循环图机械加工。经过压缩成型的轴承套利用数控机床在其壁部切割一直线通槽，以便把轴承套安装在内圈上。槽的宽度尺寸以不影响轴承的基体强度为准，一般取2mm.浸泡。将轴承套在SAE40润滑油中浸泡2448h，保证在使用前充分浸油。轴承在工作状态山于受热而使油渍渗出，起润滑作用。
　　3.2轴承套压缩成型模具的设计山于热固性环氧树脂的黏度较高，模具一般为不溢式，轴承套压缩成型模具结构如所示。
　　模具工作过程为：在模具丌启时，将双酚A型环氧树脂组成的粘稠状混合物（或预压锭料）经计量后加入预热的模具加料腔（凹模）中，压机液压缸驱动上模以一定速度与下模闭合，环氧树脂在受热、受压作用下熔融流动而充满型腔，并经交联固化成型后得到轴承套制品。上模丌启，压机下部的顶杆将制品推出，或借助卸模架在模外将模具打丌，手工取出制品。
　　4试验验证装配后的环氧塑料罗拉轴承如所示。环氧塑料罗拉轴承经在FA506纺织细纱机上使用，体现如下主要优点：良好的自润滑性。环氧树脂本身所具有的自润滑性可以使环氧塑料罗拉轴承在干摩擦或者半干摩擦下长期工作，避免了油脂润滑的局限性。
　　纺纱质量高。环氧塑料罗拉轴承在纺纱机上替代金属基轴承，工作时间长、油液无外漏，从根本上杜绝了油污纱的产生，对丌发无油污面料生产线，发展高档面料提供了技术支撑。
　　制造成本低。具有自润滑性的金属铜基罗拉轴承制造成本高，纺织厂设备的改造常需花费高额费用，环氧塑料罗拉轴承制造成本低于普通滚针轴承。
　　节能、环保。细纱机普通滚针轴承在使用中存在噪音大、耗电大，而环氧塑料罗拉轴承具有噪音低，节约油料，减少用工，改善生产环境等优点。
　　轴承套压缩成型模具结构1.凸模固定板2.凸模3.凹模4.轴承套5.型芯固定板6.型芯7.垫板环氧塑料罗拉轴承环氧塑料罗拉轴承在运转过程中能形成转移膜，对轴起到保护作用，无咬轴现象，延长轴承使用力学性能好。环氧塑料罗拉轴承无论在强度、耐磨程度、摩擦性能等方面，都表现出良好的力学性能，完全可以满足细纱机工作强度要求。
　　寿命，其使用寿命是普通滚针轴承的5~6倍，同时具有较高耐磨损性能，使用中无需修复，使用方便。
　　5结束语经过试验验证和一段时间使用表明：环氧塑料罗拉轴承在细纱机上工作正常，成纱质量稳定，无一例油污纱产生，罗拉振动小，断头少，噪音小，运行平稳。
　　环氧塑料罗拉轴承的成功研制，能提高纱线质量，降低使用维修成本，减少环境污染，为纺织服装企业在转型发展高档面料、功能性面料产品，服务地方经济提供了新的途径。