[00134174]高性能、环保型弹性金属塑料轴瓦

一、项目来源与背景该项目产品是在大连三环公司原发明专利基础上，进行产品再创新，升级换代，研制开发的“高性能环保型弹性金属塑料轴瓦”。该技术与产品已申报和授权国家专利9项，其中发明专利6项。二、产品主要技术性能指标该项目产品性能经过大连理工大学、中国科学院长春应用化学研究所、机械工业造型材料重要铸件产品质量监督检测中心的检测，主要技术性能指标见下表：项目 性能指标压缩强度 MPa 45弹性模量 ×10^3 MPa 1.9～2.4线膨胀系数 ×10^－5℃ 7.8导热系数 W/m.k 0.71 绝缘电阻 MΩ ∞摩擦系数： 干摩擦 0.14～0.18油润滑 0.01～0.02水润滑 0.08～0.10磨损系数： cm3/N.m 干摩擦 3.55×10^-10油润滑 4.68×10^-11水润滑 8.15×10^-9三、技术的创新性与先进性1.材料配方创新：采用高强度芳纶纤维和高耐磨工程塑料聚苯脂增强改性聚四氟乙烯塑料，作为滑动轴承的表面摩擦材料。采用芳纶纤维增强减摩自润滑轴承材料，在国内外尚属首创。进一步提高材料的耐磨损性能和机械性能。2.产品应用创新：国内外风电轴承均为滚动轴承，也是唯一的选择。该项目产品在风力发电机组主轴轴承上成功应用，开创了国内外风电轴承采用滑动轴承的先例，是风电轴承的一次革命性创新。3.工艺技术创新：● 无序叠层金属丝多孔弹性垫制作工艺技术，该结构及成型方法优点是小弹簧之间结合牢固好，密度均匀，致密度高，生产效率高。● 离散混合技术：芳纶纤维是一种无须互相牵拉的丝团状态，混料时很难将其均匀离散在粉状塑料中。采用犁耙混合和高速旋转打散双重作用，使混料均匀，材料获得稳定的机械性能和摩擦磨损性能。● 复合工艺创新：国内外同类产品表面塑料层均采用纯聚四氟乙烯板料，与多孔弹性垫热压复合，嵌入深度浅，塑料与弹性垫不能得到可靠牵连，使用中经常发生脱开现象。 该项目采用高性能化聚四氟乙烯粉料与多孔弹性垫复合，有利于渗透嵌合，提高了结合牢度，确保产品的可靠性。 ● 真空浸锡钎焊新工艺：在国内业界为首创采用真空技术，在真空条件下，将弹性垫孔隙中空气排出同时，将焊料充分填充于孔隙中，从而保证了钎焊质量和机械性能的均匀性。 4.检测技术：首创采用超声波检测技术，进行金属与非金属复合材料钎焊质量的检验，有效进行复合材料与钢基体钎焊质量的检验和质量控制。该检验技术填补国内空白。5.钎焊质量检验标准：在国内业界首次制定了《弹性金属塑料瓦钎焊超声检测与质量评定》企业标准，已申报国家标准，在国家滑动轴承标准化技术委员会立项。填补金属与非金属复合材料钎焊质量检验标准的空白。四、项目与国内外同类产品技术比较1.与国内外同类产品的摩擦磨损性能比较：项 目 国外塑料瓦国内某厂家 大连三环原塑料瓦 大连三环高性能塑料瓦摩擦系数 0.16～0.180.17～0.20 0.13～0.16 0.14～0.18磨损系数cm3/N.m6.14×10^-7 4.95×10^-7 6.24×10^-83.55×10^-10注：对比试验设备采用标准M-2000磨损试验机，按国家标准GB3960《塑料滑动摩擦磨损试验方法》在同等条件下测试，润滑条件：干摩擦。从上表看出，在试验条件下，高性能塑料瓦与本公司原塑料瓦和国内外其他厂家比较，摩擦性能基本相当，但是耐磨损性能比原塑料瓦提高175倍，与国内外其它厂家比，提高1000多倍。2.与国外同类产品水润滑性能比较：材料项目三环 国外某厂家摩擦系数（干摩擦）0.14～0.18 0.38～0.41摩擦系数（水润滑）0.08～0.1 0.12～0.14磨损系数（干摩擦）cm3/N.m 3.55×10^－10 1.66×10^－9磨损系数（水润滑）cm3/N.m 8.15×10^－97.13×10^－9吸水率% 0.050.58从上表看出，该项目产品与国外某厂家产品比较，干摩擦系数约为其40%，耐磨损性能高约4.6倍，吸水率约为其9%。该项目产品结构为金属非金属复合材料，而国外某厂家产品整体为非金属材料。因此，项目产品的摩擦磨损性能、整体机械强度和尺寸稳定性均明显优越于国外产品。3.项目产品的节能效果： 轴承类别摩擦系数摩擦功耗 kw 水润滑 油润滑水润滑 油润滑环保型高性能塑料瓦 0.0030.005 1.55 1.8巴氏合金轴瓦--- 0.006 --- 1.9滚动轴承--- 0.0078 ※ --- 2.2 ※ 注：（1）试验设备MZS-200滑动轴承试验机；载荷2.6MPa，速度5.5m/s。试验时间60h，环境温度：20 ℃。试件尺寸：内径160mm，宽度110mm。（2）润滑介质说明：水润滑为清水；油润滑为L-TSA46透平油；※ 为润滑脂。 表中各类产品摩擦功耗比较：水润滑时摩擦功耗比稀油润滑低14%，比巴氏合金轴承稀油润滑低19%，比滚动轴承脂润滑低30%。该项目产品具有明显的节能效果。五、项目主要技术特点和应用领域1.应用领域：该项目针对水轮发电机组推力轴承、水导轴承、齿轮箱推力轴承、风电主轴轴承、水泥磨机支撑轴承、水泵轴承、舰船轴承等需要研制开发的。2.技术特点：该项目成功研制高性能环保型弹性金属塑料轴瓦，整体结构为金属丝小弹簧无序叠层结构形成多孔弹性垫，与高强度芳纶纤维和高耐磨工程塑料等填充增强高性能化聚四氟乙烯塑料压制复合、烧结塑化形成的低摩擦、高耐磨自润滑复合材料瓦面，与不同几何形状的钢瓦基通过钎焊工艺牢固结合，再经机械精加工形成的高性能环保型弹性金属塑料轴瓦。产品具有：减摩、耐磨损、自润滑、高承载、抗粘着、耐高温、自调性、减震性和节能等特点，产品适应干摩擦、稀油润滑、脂润滑、水润滑、油水混合润滑的不同润滑介质条件。 试验数据和实际应用表明，该项目产品是水轮发电机组推力轴承、水导轴承、齿轮箱推力轴承、风电轴承、水泵轴承等领域理想的更新换代产品。该项目产品的研制成功，对我国装备制造产业，对早期塑料瓦的更新换代、节能、减排、保护环境有着深远的意义。六、取得成果和推广应用高性能环保型弹性金属塑料轴瓦投放市场后，很快被人们所认知，应用于不同行业领域，产品性能稳定，安全可靠。1.水电行业：产品在葛洲坝、丹江口、龚嘴、思林等电站应用，并更换寿命周期已到的早期国内外塑料瓦。该项目产品属环保产品，得到国内外水电设备制造厂家的认可。2007年日本东芝水电公司来公司考察后，确定选用大连三环公司产品，并出口到日本。贵州乌江水电开发总公司构皮滩电站，装备5台600MW巨型水电机组，电站提出机组推力轴承采用弹性金属塑料瓦。电站与设计制造单位（天津阿尔斯通）对俄罗斯和国内塑料瓦制造厂家进行了全面考察和技术论证后，认为大连三环公司的产品无论技术性能、工艺技术水平和特大型产品的制造能力，在行业中均具有领先的优势，决定由三环公司承担制造任务，产品于2008年8月全部交付使用。塑料瓦在600MW巨型机组上应用，在国内外尚属首次。2008年国家水力发电设备工程技术研究中心（哈尔滨大电机研究所），承担科技部项目，研究开发世界最大单机容量1000MW巨型水电机组，机组推力轴承选用了该项目产品，使产品在水电机组上的应用达到了最高水平。2.齿轮箱行业：该项目产品已为国内三大齿轮箱厂：上海重型机器厂有限公司、南京高精齿轮集团有限公司、重庆齿轮箱有限责任公司选用配套。其中为重庆齿轮箱有限责任公司（军工企业）配套塑料瓦近300台（套）。产品为大型球磨机减速机配套，出口土耳其，性能和质量得到客户的信赖。2008年由国内另一厂家提供塑料瓦的磨煤机齿轮箱，其推力轴瓦在多家火电厂发生烧瓦事故，严重影响电厂机组的正常发电和城市供热。采用该项目高性能塑料瓦后，磨煤机很快恢复正常运行，降低了损失，保证了机组正常发电和供热。本产品在应对突发事故中起到关键作用，电厂对产品的可靠性能给予充分的肯定。3.风电行业：产品应用于风电机组主轴轴承，为哈电集团研发的1.5MW直驱永磁大型风力发电机组主轴轴承配套，已在大庆风力发电场安装。 4.水润滑领域：该项目产品具有优异的水润滑性能。产品在苏州南庄桥水利工程大型水泵、北京航空航天大学大型多功能水洞试验台水泵、焦煤集团井下抗灾抢险泵等已安全可靠运行2年多；在贵州明发、广西江能、 贵州盛舍、江西萍乡、辽宁桓仁弯弯川等电站水电机组水导轴承应用，运行稳定。机组实现零排放，彻底解决水泵轴承、水电机组水导轴承漏油污染江河的环保问题，产品受到客户的欢迎。 5.水泥设备行业：为成都利君实业科技公司在国家发改委列为重点节能推广项目“水泥辊压机”配套压辊支撑轴承，通过用户室内模拟试验考核，可满足在较大冲击负荷下使用要求。并在真机上安装使用。6.舰船行业：上海交通大学承担的国防科工委“潜艇永磁推进电机轴承”项目，三环公司为项目的合作单位，选用了该项目产品。项目处于实施阶段。