復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥及相應(yīng)的協(xié)同改性摩擦材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸送機領(lǐng)域，特別涉及輸送機的部件，具體是指一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥及相應(yīng)的協(xié)同改性摩擦材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]托輥用于散料輸送等行業(yè)，需求數(shù)量數(shù)以萬計，托輥的使用壽命直接影響著整個輸送系統(tǒng)的運行及維護成本，密封性能的好壞及運行阻力的大小又是提高托輥壽命的關(guān)鍵。
[0003]目前，市場上存在著多層密封、接觸密封、迷宮密封、硬密封、軟密封等五花八門密封結(jié)構(gòu)的托輥，但其目的無外乎提高其密封性(防塵、防水)，減少阻力，提高使用壽命。但其效果往往又是矛盾的，密封性能好了，阻力增加，阻力減小了，密封性能相應(yīng)會效果較差。
[0004]另外，現(xiàn)市場上的托輥多為鋼質(zhì)材料，重量較重，也間接地增大了運行阻力。
[0005]聚酰胺具有優(yōu)異的力學(xué)性能，易于成型加工，是一種重要的工程塑料，工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于制造軸承、齒輪、各種滾子、滑輪等摩擦器件。但其尺寸穩(wěn)定性差，吸水率大，干摩擦?xí)r摩擦系數(shù)較高，熱、力學(xué)性能還不足以應(yīng)付高速摩擦等缺點，使其應(yīng)用仍受到一定的限制。近年來，國內(nèi)外通過添加纖維、無機粒子提高聚酰胺的耐磨性和力學(xué)性能卻往往增大了摩擦系數(shù)；而通過添加固體潤滑劑，可降低摩擦系數(shù)，卻可能增大了磨損率、降低了其力學(xué)性能。
[0006]所以一種能夠克服上述缺點的托輥的結(jié)構(gòu)和材料是十分具有實用價值的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種能夠提高密封性能、不會增大阻力的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥及相應(yīng)的協(xié)同改性摩擦材料的制備方法。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥及相應(yīng)的協(xié)同改性摩擦材料的制備方法具有以下構(gòu)成:
[0009]該復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥，包括筒體組件、設(shè)置于所述的筒體組件兩邊的兩個含有軸承的軸承座以及與每個所述的軸承座的連接的密封組件；
[0010]所述的筒體組件包括筒體和沿著中心軸向貫穿所述的筒體以及所述的密封組件的軸，所述的筒體內(nèi)部還設(shè)有支撐環(huán)；
[0011]所述的密封組件包括與所述的軸承座緊配合的密封底座、與所述的密封底座間隙配合的密封外蓋，所述的密封外蓋的軸孔與所述的軸緊配合，所述的密封外蓋的外側(cè)面與所述的密封底座的內(nèi)側(cè)面形成密封空間，所述的密封空間中裝配有密封隔環(huán)，所述的密封空間與所述的密封隔環(huán)形成迷宮密封結(jié)構(gòu)；
[0012]所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)的托輥的材料為石墨烯PTEE協(xié)同改性摩擦材料。
[0013]較佳地，所述的石墨烯PTEE協(xié)同改性摩擦材料包括以下重量百分比的成分:
[0014]聚酰胺 75?85%;
[0015]石墨稀 3?5%;
[0016]PTFE7 ?12%;
[0017]玻纖8 ?13%;
[0018]抗老化劑 0.05?0.5%;
[0019]表面改性劑:0.5?I %。
[0020]更佳地，所述的石墨稀為至少帶有一種極性基團的石墨稀，如輕基、羧基、磺酸基、酰胺基、環(huán)氧基、硅原子或氟原子；所述的PTFE為分散法制備的粉末，粒徑為5?10 μπι ;所述的玻纖為長度3?5mm的E玻璃纖維；所述的抗老化劑為抗氧劑1010 ;所述的表面改性劑為乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基娃燒中的一種。
[0021]較佳地，所述的密封底座外側(cè)還設(shè)有清潔刮板。
[0022]較佳地，所述的密封底座上設(shè)有斜面。
[0023]較佳地，在所述的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有半圓擋板。
[0024]較佳地，所述的密封空間中涂有鋰基脂。
[0025]較佳地，所述的支撐環(huán)的外圓前端設(shè)有裝配倒角，所述的支撐環(huán)的外圓后端設(shè)有止動臺階。
[0026]較佳地，所述的軸承為帶有單側(cè)密封蓋的軸承。
[0027]本發(fā)明還涉及一種所述的石墨烯PTEE協(xié)同改性摩擦材料的制備方法，包括以下步驟:
[0028]步驟⑴:將偶聯(lián)劑溶于質(zhì)量比為1:9的水-乙醇溶液，加入需改性的石墨烯或PTFE微粉，用超聲波分散處理1.5?3小時干燥至恒重，所述的偶聯(lián)劑為成分中的表面改性劑；
[0029]步驟⑵:將聚酰胺70?80%、改性后的石墨烯3?5% (兩者是改性后的嗎？)、改性后的PTFE 7?12%、玻纖10?15%，抗老化劑0.05?0.5%配料；高速混合均勻，將混勻的原料在190?250°C用雙螺桿擠出機擠出造粒，得到耐磨聚酰胺6復(fù)合材料，80?120°C干燥2?4小時，注塑成型。
[0030]采用了該發(fā)明的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥及相應(yīng)的協(xié)同改性摩擦材料的制備方法，軸與密封外蓋、筒體與含有軸承的軸承座及軸承座與密封底座之間通過緊配合裝配，實現(xiàn)密封；密封底座與密封外蓋之間為間隙配合，在二者之間的空隙內(nèi)裝有專用密封隔環(huán)，并在空間內(nèi)涂抹適量的專用鋰基脂，以阻止灰塵及水等的侵入，達到防塵防水的密封性能；另外密封外蓋、密封底座及密封隔環(huán)之間的間隙配合，通過結(jié)構(gòu)的合理處理，使其形成特殊的迷宮密封，提高了密封性能，阻力又不會因此而增大，十分具有實用價值。且其采用了石墨烯和PTFE改性聚酰胺材料，石墨烯是由單層碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)納米材料，具有超大的比表面積、良好的疏水性、優(yōu)異的耐磨性、超高的熱導(dǎo)率以及載流子迀移率，聚四氟乙烯(PTFE)具有塑料中最低的摩擦系數(shù)，二者共同改性聚酰胺，具有協(xié)同作用，在提高聚酰胺6摩擦性能的同時，保持了較好的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能，同時能降低其表面電阻。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明實施例中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2是本發(fā)明實施例中密封組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3是本發(fā)明實施例中支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4是本發(fā)明實施例中密封底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖5是本發(fā)明實施例中密封底座的截面圖。
[0036]圖6是本發(fā)明實施例中的密封外蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖7是本發(fā)明實施例中軸承結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方法作進一步說明。
[0039]實施例1
[0040]如圖1?7所示，本復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥包括筒體組件、設(shè)置于筒體組件兩邊的兩個含有軸承的軸承座3以及與每個軸承座3的連接的密封組件；
[0041]筒體組件包括筒體I和沿著中心軸向貫穿筒體I以及密封組件的軸8 ;軸外側(cè)設(shè)有卡簧7。
[0042]密封組件包括與軸承座3緊配合的密封底座4、與密封底座4間隙配合的密封外蓋5，密封外蓋5的軸孔與軸8緊配合，密封外蓋5的內(nèi)側(cè)面與密封底座4的外側(cè)面之間形成密封空間，密封空間中裝配有密封隔環(huán)6，密封空間與密封隔環(huán)6沿著密封路線15形成迷宮密封結(jié)構(gòu)。密封底座4、密封隔環(huán)6與密封外蓋5三者由于之間的存在一定間隙，可軸向串動。密封空間中涂有鋰基脂。當(dāng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥正常工作高速旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)部形成高壓氣流，油脂向外邊緣移動，將密封隔環(huán)6與密封外蓋5之間的間隙密閉，從而阻止灰塵及水等的侵入，達到防塵、防水的密封性能。
[0043]密封底座4外側(cè)還設(shè)有清潔刮板10，為的是在源頭阻止灰塵及水的進入，可用于刮灰、刮水，隨著復(fù)合材料結(jié)構(gòu)托輥的高速旋轉(zhuǎn)，刮板將可能堆積或粘附在密封外蓋5上的灰塵松動及污水刮除。加上密封底座4的特殊的斜面41角度控制，使松動的粉塵及污水在離心力的作用下被甩出，脫離托輥端面，有效的避免了污物堆積，減少污物進入托輥軸承腔內(nèi)的機會，提高其密封性能。
[0044]在密封外蓋5的內(nèi)側(cè)設(shè)有半圓擋板9。為阻止隔環(huán)的軸向串動，避免間隙增大，間隙在正常范圍內(nèi)浮動，當(dāng)密封外蓋5的半圓擋板9與隔環(huán)6有接觸時，加之還有油脂存在，接觸面幾乎為點接觸，對阻力影響微乎其微。
[0045]筒體I內(nèi)部還設(shè)有支撐環(huán)2。支撐環(huán)2是在筒體I剛剛注塑完溫度未完全冷卻時將其壓入的，當(dāng)完全冷卻時，可保證其與筒體I內(nèi)壁緊密接觸。支撐環(huán)2的外圓前端設(shè)有裝配倒角11，支撐