Page 136 - 《摩擦学学报》2021年第2期
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第 2 期 袁军亚, 等: 自润滑关节轴承用织物衬垫摩擦学研究进展 281
(a) (b)
Inside ring
Outer ring Liner
Fig. 1 Physical drawing (a) and three-dimensinal structure diagram (b) of self-lubricating joint bearings
图 1 自润滑关节轴承的实物图 (a)和三维结构示意图 (b)
性能增强纤维(芳纶纤维、玻璃纤维和碳纤维等)混合 织工艺选择、填料增强及界面修饰4个方面全面综述
编织而成的薄层织物与树脂基体(酚醛树脂、环氧树 了近年来自润滑织物衬垫材料摩擦学性能的研究现
脂和聚酰亚胺树脂等)复合而成. 混编织物的目的在于 状，归纳总结了自润滑织物衬垫的相关摩擦磨损机
将构成组分的优势特性集成在一起从而形成新型织 理，并在此基础上提出了自润滑织物衬垫材料摩擦学
物，使得织物衬垫兼具PTFE 纤维的高润滑性和增强 可能的发展趋势.
纤维优良的力学性能.
1 外部试验参数对织物衬垫复合材料摩擦
PTFE纤维织物衬垫工作面以自润滑性能良好的
磨损性能的影响机制
PTFE纤维为主，背面则以强度高和黏结性好的增强
纤维为主. 在织物衬垫的内部，纤维与树脂基体之间 1.1 应用载荷
构成双连续相的结构，因而纤维/树脂的界面黏附性能 应用载荷的增加使得织物衬垫复合材料遭受来
对织物衬垫的摩擦磨损性能至关重要 [12-13] . 然而 自外界更加强烈的压缩和剪切应力，加剧金属对偶对
PTFE纤维与其他的高性能增强纤维表面光滑且缺乏 织物衬垫的切削和犁沟效应. 与此同时，织物衬垫内
有效的活性基团，使得混编织物与树脂基体的界面结 部也更易产生应力集中，引发微裂纹的生成并拓展至
合性能较差. 在摩擦过程中，树脂基体受到的外界应 衬垫表面，产生严重磨损. 此外，高载荷诱导产生的热
力无法及时、有效地转移至织物纤维，使得在纤维/树 效应也是加剧织物衬垫磨损的1个重要因素 [22-25] . Yuan
脂界面处产生应力集中，进而诱导织物衬垫内部微裂 等 对PTFE/Nomex酚醛树脂基复合材料在不同载荷
[26]
[14]
纹的产生和拓展，加剧织物衬垫材料的磨损 . 同时， 条件下的摩擦学性能进行研究，发现复合材料的磨损
在高温和高速等运行工况条件下，环境温度和摩擦热 率随载荷的增加持续上升，而摩擦系数随载荷的增加
对树脂基体的氧化、降解作用，易造成织物衬垫承载 呈下降趋势. 应用载荷的增加使得PTFE/Nomex复合
能力和摩擦学性能的大幅下降 [15-16] . 因此，有必要调节 材料表面遭受更加严重的压缩和剪切作用，同时诱导
纤维/树脂的界面黏结性能和改善树脂基体的热性能， 更多摩擦热的生成. 鉴于酚醛树脂基体较弱的热稳定
进而实现织物衬垫材料在高温、重载和高速等苛刻工 和热传导能力，大量的摩擦热在滑动界面处产生并累
况条件下的稳定、长效运行. 目前对织物衬垫的研究 积，会导致树脂基体热氧化和热降解，使得树脂基体
大多集中在对织物的表面处理(改善织物与树脂基体 的承载能力大幅下降. 与此同时，在织物/树脂界面处
的界面结合力)及填料添加(改善织物衬垫力学性能、 产生严重的应力集中，诱使树脂基体产生裂纹并从织
热性能及转移膜性能). 此外，织物衬垫复合材料的摩 物表面脱落，暴露的织物纤维在失去树脂的保护后，
擦磨损性能还与织物衬垫的组织结构、经纬纱密度以 更被金属对偶拔出和切断，产生严重的磨损. 而大量
及摩擦载荷、速度和温度等因素有关，需要系统阐述 的PTFE纤维在摩擦界面处被粉碎成细小的磨屑，参
织物编织工艺及试验参数对织物衬垫摩擦学性能的 与到转移膜的生成过程，促进材料摩擦系数的降低.
影响规律 [17-21] . 此外，摩擦温升会导致复合材料剪切强度的下降，使
[27]
综上所述，开展织物衬垫摩擦学性能研究对其性 得复合材料摩擦系数进一步降低. Su等 在研究glass/
能指标的改善和使用寿命的提高具有十分重要的意 PTFE酚醛树脂基复合材料摩擦学性能随载荷变化
义. 本文作者从外部试验参数影响机制、织物衬垫编 时，同样发现复合材料的摩擦系数随应用载荷的增加
