自润滑活塞环的摩擦磨损分析

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1、2004年9月润滑与密封Sep.2004第5期（总第165期）LUBRICATIONENGINEERINGNo.5（serialNo.165）自润滑活塞环的摩擦磨损分析刁玉辉韦安和（华南理工大学交通学院广东广州510640）GGGGGG摘要：主要介绍了目前无油润滑压缩机行业普遍使用的自润滑材料聚四氟乙烯的结构特性，自润滑活塞环的摩擦磨损以及外部因素对自润滑活塞环摩擦磨损的影响。关键词：无油润滑压缩机；自润滑材料；自润滑活塞环；摩擦磨损中图分类号：TH117.1文献标识码：A文章编号：0254-0150（2004）5-103-4Friction

2、andWearAnalysisofSelf-lubricationPistonRingDiaoYuhuiWeiAnhe（SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China）Abstract：Thestructureproperties，thefrictionandwearofself-lubricationpistonring，theeffectofexternalfactoronthefrictionandwearwereintroduced.Keywords：oil-freecom

3、pressor；self-lubricationmaterial；self-lubricationpistonring随着科学技术的不断发展，对压缩气体质量要求此时，主链上的碳原子间以及碳原子与氟原子之越来越高，如纺织、医药、食品等工业部门所用的压间的单键可以做有限的自由转动。C-C键的键能为缩气体均要求绝对没有油污，所以无油润滑压缩机成347.0kJ/mol，C-F键的为427.9kJ/mol，是已知键-10为近年来压缩机行业中研究的热点之一。所谓压缩机能中较强的；而C-C键的键长为1.54×10m，C-10的无油润滑一般是指被压缩的气体所

4、接触的零部件-F键的为1.41×10m，又是常见单键中较短的，（不包括传动部件）无油。而活塞环是往复式压缩机所以聚四氟乙烯分子内的结合牢固，很难和其它物质压缩系统中的关键零件之一，它的好坏直接影响压缩发生化学反应。同时，PTFE的大分子主链上没有支机的排气量、功率、密封性和可靠性，即影响压缩机链，整体内不形成交链，故其分子轮廓光滑。这种光的经济性和使用寿命。滑的分子轮廓使它既有低摩擦特性，又容易在滑动过无油润滑压缩机的活塞环均是由自润滑材料做成程中转移到对偶面上形成薄的转移膜。的。所谓自润滑材料，即是指无需使用润滑剂就能达氟原子体积较大，相邻

5、大分子的氟原子的负电荷到低摩擦系数的所有固体，主要是一些聚合物、固体又相互排斥，以至使整个PTFE大分子链不能呈平面润滑材料以及聚合物基复合材料，如石墨、尼龙、填锯齿形而呈螺旋硬棒状（如图1）；加上分子间引力充聚四氟乙烯、聚酰亚胺以及金属塑料等。目前普遍小，使得其不溶于任何溶剂，具有明显表面不粘性与采用的是用填充聚四氟乙烯材料制成的活塞环。润滑性。分子链没有支链，分子呈柱状的流线型结［1～3］1自润滑材料聚四氟乙烯的性能构，这也使得分子间的相互作用力大大减小。聚四氟乙烯（PTFE）被誉为塑料王，是一种重PTFE特殊的分子结要的热塑性材料，也是

6、当前国内外广泛使用的工程塑构特征以及物理、化学性料之一。在所有的工程塑料中，PTFE具有最低的摩能使其具有特殊的摩擦学擦系数（为0.03）、最宽的使用温度区间（-200～性能，与其它作为摩擦学图1聚四氟乙烯分子构型260℃）及最低的表面能，这使得它在摩擦磨损领域材料的聚合物相比，PT-中有着十分特殊的地位。FE同时具有更加优异的摩擦学特性，如摩擦性能好、四氟乙烯单体是由四个F原子对称地排列在两防爬行能力高、可在较高温度下进行磨损而不发生分个C原子上构成，结构式为［CF=CF］解、具有较高的化学稳定性、不与环境发生反应。22C原子之间为双键，不

7、能自由转动，聚合后的分纯PTFE存在着硬度低、强度差、不够耐磨、易子链为HCF2-CF2In。冷流等缺点，为了满足工程上的使用要求，需要对PTFE进行填充改性。常用的填充剂有石墨、二硫化钼（MoS）、玻璃纤维、青铜粉等。玻璃纤维是最常2收稿日期：2003-11-11用的填充剂之一，它对PTFE的化学性能、电气性能联系人：刁玉辉：E-mail：yhdiao@163.com.104润滑与密封总第165期影响很小，却提高了耐磨性和尺寸稳定性；青铜的作沟谷起到“填平”作用，从而减少了匹配气缸镜面微用是提高耐磨性；石墨和MoS的作用是增加自润滑凸体裸露

8、的高度和数目。这样，从表面疲劳磨损的角2性减少磨耗，提高硬度。多种填料的应用，可使PT-度分析，减小了应力-应变的幅值和频率，因而减少FE耐磨性提高上百甚至上千倍，