多元高分子复合材料在旋转接头中的应用研究

 

　　现代科学技术的进步，致使国内外多种特性功能的高分子材料层出不穷。由于纳米技术的升级、纳米填料的更新换代和品种增多[1]、表面处理技术的创新发展[2]，生产工艺的现代化、制造设备的自动化、连续化、智能化、高效率生产等诸多因素给力、给高分子复合材料赢得了快速发展的机遇。目前市场上呈现的高分子材料有：PEEKK、PEEK、PI、PTFE、POB、PPL、PPO、PPS 和HNBR、ACM、FKM、FFKM 等工程塑料和橡胶品种众多[3-8]。这些新型高分子材料给高分子复合材料的制造奠定了原料基础。高分子复合材料或多元高分子复合材料的技术发展，给解决现代机械设备发展中的密封、防腐蚀、自润滑、摩擦磨损、高低温使用工况和长寿命等问题带来了良机[9-15]。高分子复合材料或多元高分子复合材料的制造，是指用一种或者两种及更多种高分子材料为基础原料，通过发挥高分子材料的固有特性和相容性及填料的选择、表面处理技术的应用、最佳用量匹配和辅助原料的确定、加工工艺等因素，确定配方利用特种设备制造的复合材料。它可根据用户对产品的性能结构特点、生产数量、产品价格及使用寿命等诸多因素的要求，更为科学合理地设计高分子复合材料的配方及生产工艺，进而生产出物美价廉的产品，使其更符合实际生产需要，达到提高材料利用率、降低生产成本、使用性能可靠的目的。面对高分子复合材料突出的众多特点和使用配置灵活、广泛应用蓬勃发展等优势，根据旋转接头的使用要求开展了复合材料在旋转接头中的应用研究。

 

　　一、新型旋转接头的结构设计及特点

 

　　1.1 新型旋转接头的结构

 

　　新型旋转接头的结构见图一：

 

　　图一新型旋转接头的结构示意图

 

　　这种旋转接头由壳体、弹簧、管轴、轴承，碟形密封环、橡胶O 形圈等配件组成。

 

　　1.2 新型旋转接头的结构特点

 

　　新型旋转接头的结构特点如下：

 

　　（1）采用平面密封设计，较小的密封负载，摩擦扭矩低。

 

　　（2）外部壳体采用铝合金材料精加工而成，重量轻且易于回收利用，符合节能环保的要求。

 

　　（3）碟形密封环采用多元高分子复合材料制造，具有良好的自润滑性、耐磨性及耐高温抗化学介质腐蚀等综合物理机械性能。同时，碟形环与动环碳化硅形成最佳密封配合面，有效降低密封载荷对密封面的磨损，稳定性高，使用寿命更长。

 

　　（4）旋转接头与设备连接部位设计上采用直螺纹连接形式，且与橡胶O 形圈紧密组合装配，密封效果更好。

 

　　（5）空心轴整体采用不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性和耐热性。空心轴一端与设备连接，另一端的轴头端面镶嵌有碳化硅和碟形环形成最佳密封配合面，起到合理密封作用。

 

　　（6）空心轴采用高精度双深沟球轴承支撑，定位精度高，运行噪声低，适用于在高转速的环境下运行。

 

　　（7）弹簧位于壳体底部，当机械设备运转带动空心轴随之转动时，弹簧不会随着空心轴的转动而受影响，有效地推动了碟形密封环磨损后的自动补偿作用，从而有效保证两密封平面紧密贴合，实现有效密封。

 

　　（8）壳体设有注油嘴和观察孔，一方面可以有效分散动环和静环在高速运转时所产生的热量；另一方面通过加注润滑脂可以保证动环和静环之间的持续润滑作用。当发现有泄漏时，可及时采取维护措施，降低维护成本。