上海迎迪轴承有限公司

一、结构定义与材料组成

该自润滑关节轴承是嘉兴固润生产的一种采用异种金属复合结构的滑动轴承，由外圈、内圈和固体润滑剂三大部分构成。外圈采用马氏体不锈钢2Cr13（新牌号20Cr13）制造，这是一种淬火状态下硬度高、耐蚀性良好的不锈钢材料。内圈采用高强度铜合金作为基体材料，常见牌号为高力黄铜CuZn25Al6Fe3Mn3或铝青铜QAl10-4-4，在铜合金内圈的球形工作表面镶嵌固体润滑剂（主要为石墨，也可选用二硫化钼或PTFE复合材料），形成金属基体+固体润滑剂的复合功能层。

这种结构设计将不锈钢外圈的耐腐蚀性和结构强度与铜合金内圈的良好机械性能及固体润滑剂的自润滑特性有机结合，形成"金属-自润滑层-金属"的复合摩擦体系。轴承整体可承受径向负荷、轴向负荷或径向轴向联合负荷，适用于速度较低的摆动运动（角运动），由于滑动表面为球面形，亦可在一定角度范围内作倾斜运动（调心运动），在支承轴与轴壳孔不同心度较大时仍能正常工作。

二、外圈材料特性（不锈钢2Cr13）

外圈采用的2Cr13不锈钢属于马氏体不锈钢，标准编号为GB/T 1220-2007，新牌号为20Cr13。其化学成分中碳含量控制在0.16%至0.25%范围，铬含量为12.00%至14.00%，硅含量不超过1.00%，锰含量不超过1.00%，硫含量不超过0.030%，磷含量不超过0.035%。该材料在淬火状态下硬度可达192HB以上，抗拉强度不低于640MPa，条件屈服强度不低于440MPa，延伸率不低于20%，断面收缩率不低于50%，冲击功不低于63J。

2Cr13不锈钢具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗海水、盐雾、酸碱等腐蚀性介质侵蚀，特别适用于水下或高湿度环境，如水利水工、海洋工程、化工设备等场合。外圈表面通常通过热处理或镀铬抛光处理，使粗糙度Ra达到0.8微米以下，显著提升耐磨性。剖分式结构设计便于安装，无需加热或特殊工具，内圈与轴的配合间隙建议控制在0.45至0.5毫米，为润滑剂膨胀预留空间。

三、内圈材料特性（铜合金+石墨）

内圈铜合金基体通常采用高力黄铜ZCuZn25Al6Fe3Mn3或铝青铜QAl10-4-4，通过离心铸造工艺制成。以高力黄铜为例，其抗拉强度可达600MPa以上，屈服强度约300MPa，抗压强度约345N/mm²，硬度范围为HB210-230，密度约7.8g/cm³，弹性系数约105,000MPa。该材料兼具高强度、高硬度和良好耐磨性，硬度值高于150HB，经过热处理后性能进一步优化。

固体润滑剂主要为石墨，也可采用二硫化钼（MoS₂）或聚四氟乙烯（PTFE）等复合材料。石墨镶嵌于内圈球形表面，占比通常为25%至65%（根据工况调整），形成均匀分布的润滑节点。润滑剂配比可按石墨:MoS₂:PTFE=3:1:1混合，经研磨、烘干、等静压成型、烧结（380℃±2℃）等工序制成，确保在内圈表面均匀分布。

四、自润滑工作原理

该轴承的自润滑机制基于摩擦热驱动的固体润滑剂释放与转移成膜过程。当轴承运转时，摩擦热使内圈表面镶嵌的固体润滑剂微粒弥布于接触面，形成类似油膜的固体润滑膜。与油膜相比，该润滑膜具有更高的承载能力和更长的使用寿命。石墨及二硫化钼在摩擦过程中形成转移膜，摩擦系数在干摩擦条件下可低至0.05至0.1，在边界润滑或初始涂覆润滑脂后可进一步优化至0.03至0.20范围。

固体润滑剂的持续释放实现了自补偿效应，当润滑膜局部磨损时，基体内部润滑剂会持续补充磨损区域，实现动态再生。这种"边磨边润滑"的机制理论上可实现"终身润滑"，无需外部持续供油。部分产品表面还轧制螺旋储油坑，初始涂覆润滑脂后可长期自润滑，尤其适合无法频繁维护的工况，如深海设备、食品机械等。

五、核心性能特点

1. 优异的耐腐蚀性：不锈钢外圈与耐腐蚀铜合金内圈配合，可抵抗海水、盐雾、酸碱及有机溶剂侵蚀，适用于潮湿及水下环境。

2. 自润滑性与免维护设计：无需油脂润滑，依赖固体润滑剂实现长效润滑，适用于无法维护的场合（如水下、真空、高温环境），润滑膜稳定性高，磨损少，寿命显著延长，尤其在间歇性或摇摆运动中表现突出。

3. 高承载与耐磨性：结构强度方面，不锈钢外圈屈服强度达200MPa以上，铜合金内圈抗压强度约345MPa，静承载能力可达250N/mm²，动承载能力可达140N/mm²。耐磨性方面，硬度高于150HB，配合表面镀铬抛光处理，显著降低摩擦系数（0.08至0.12）。

4. 适用范围广：适用于高温、高压、高负载、低速重载等多种工况环境，嘉兴固润已将该轴承广泛应用于水利水工、工程机械、冶金机械、港口机械、液压油缸、航空航天、船舶制造等多个行业领域。

六、关键技术参数

该轴承的工作温度范围为-40℃至+250℃，覆盖了绝大多数工业设备的工作温度需求。最大工作压力为49N/mm²，最高滑动速度为0.25m/s，属于低速重载型轴承。以GEH260型号为例，其静载荷能力可达14436kN，动载荷能力可达7242kN，体现了极高的承载能力。

材料密度为7.8g/cm³，屈服强度测试值为755N/mm²，抗拉强度测试值为12%（延伸率），抗压强度为345N/mm²，冲击试验值为19J/cm²，硬度范围为HB210-230，弹性系数为105,000MPa，膨胀系数为2.2×10⁻⁵℃⁻¹。

七、典型应用领域

该轴承凭借其综合性能优势，在水利水工领域用于水闸门、水轮机导叶等水下或潮湿环境；在矿山机械中用于破碎机、球磨机等粉尘重载场合；在港口机械和工程机械中用于液压系统关节部位；在海工装备中用于船舶舵销、海上平台关节轴承等海水腐蚀环境；在冶金设备中用于连铸机、轧钢机等高温工况；在食品加工机械中用于输送设备、搅拌机构等禁止油污场合。

此外，嘉兴固润还将其广泛应用于航空航天、汽车、摩托车、石油、电子、机床、轧机、液压设备、药用机械、轻工机械等领域，满足免维护、耐腐蚀、重载低速的工况需求。特别是针对需要调心功能、对中误差较大、摆动或倾斜运动的场合，该轴承的球面自调心能力可补偿0.5毫米以上的对中偏差，确保设备正常运行。

八、选型与安装建议

嘉兴固润建议选型时应根据载荷类型（径向、轴向或联合）、工作速度、温度范围、介质环境和安装空间综合考虑。对于重载冲击工况，优先选用高力黄铜基体；对于腐蚀性环境，铝青铜基体更为合适。装配时建议内圈与轴的配合间隙为0.45至0.5毫米，预留润滑剂膨胀空间。安装可采用剖分式结构，无需加热或特殊工具，便于现场装配。

使用过程中应定期检查润滑状态，及时清理磨损产生的粉末，防止堆积影响散热。在条件允许时，定期添加少量润滑脂可显著延长使用寿命。对于水下或真空环境，应选用PTFE复合型润滑剂，确保在极端条件下润滑膜稳定。