潤滑スケジュールが不要で、発生する摩擦が最小限で、連続負荷下でも静かに動作するベアリングを探しているほとんどのエンジニアは、最終的に同じ材料アーキテクチャ、つまりスチール製の裏当て、焼結青銅の中間層、PTFE ベースの表面化合物にたどり着きます。この 3 層構造は、PTFE 複合ベアリング、スチールバック PTFE ブッシング、または自己潤滑滑りベアリングとしてさまざまに知られていますが、グリースポートが実用的でなく、転動体ベアリングがその用途に対して大きすぎる滑り用途の標準ソリューションです。
この構造が機能する理由と、各バリエーションがどこに適合するかを理解することは、適切なベアリング選択の決定の基礎となります。
三層構造：PTFE複合ベアリングの仕組み
PTFE複合ベアリングは単なるプラスチックブッシュではありません。これは、各層が異なる機械的役割を果たし、完成したベアリングの性能は 3 つすべてが連携して機能する設計積層板です。
外側のバッキング層は高品質の低炭素鋼です。スチールは PTFE だけでは不可能な圧縮強度を提供します。バッキングはハウジングからベアリング構造に荷重を伝達し、高い接触圧力下での変形を防ぎ、正確な穴公差に必要な寸法安定性をベアリングに与えます。この裏打ちがないと、PTFE 層が荷重下でクリープして押し出されてしまいます。
中間層は焼結された球状のブロンズ粉末であり、鋼の表面に結合し、その上の PTFE コンパウンド内に部分的に広がっています。この多孔質ブロンズマトリックスは 2 つの機能を果たします。1 つは剥離や層間剥離から表面層を固定する機械的結合を形成し、もう 1 つはその熱伝導率が滑り界面から摩擦熱を放散するのに役立ちます。また、ブロンズ層は、薄い PTFE 表面層が局所的に摩耗した場合の構造的サポートの予備としても機能します。
表面層はPTFE（ポリテトラフルオロエチレン）と鉛の混合物を圧延したものです。 PTFE は既知の固体の中で最も摩擦係数が低く、通常は負荷と速度に応じて 0.04 ～ 0.20 で、慣らし運転中にシャフト表面に薄い潤滑膜を形成します。鉛は、圧縮荷重下での層の低温流動に対する耐性を向上させ、摩耗寿命を延ばす柔らかい充填剤として機能します。その結果、外部のオイルやグリースを必要とせず、材料の内部から継続的に潤滑される表面が得られます。
優れたスチールバック PTFE ブッシングの使用可能な温度範囲は、約 -200 °C ～ 280 °C に及び、極低温用途やプロセス熱にさらされる連続稼働装置でも機能します。高負荷、低速条件（振動リンケージ、プレス工具、農業機械のピボット ポイントで最も一般的な動作領域）下では、0.05 未満の摩擦係数値が達成可能です。
スチールバック PTFE ブッシュと他の自己潤滑滑り軸受タイプの比較
自己潤滑すべり軸受は、PTFE 複合材単独よりも幅広い製品群をカバーします。それぞれのタイプがどこに当てはまるかを理解することで、誤用を防ぐことができます。
青銅焼結（オイライト系）軸受 多孔質の銅マトリックスに貯蔵されたオイルを使用し、動作中に熱膨張によって放出され、シャフトが停止すると再吸収されます。クリーンな環境では中程度の速度と負荷に適していますが、摂取した破片が毛穴を塞ぐ汚染された条件や洗浄条件ではパフォーマンスが低下します。また、石油の貯蔵庫には限りがあり、時間の経過とともに枯渇します。
グラファイトプラグ付きブロンズベアリング 埋め込まれた固体グラファイトを乾式潤滑剤として使用します。これらは、PTFE が機械的安定性を失い始める 250°C 以上の極端な温度や、非常に重い静的負荷または低速サイクル負荷の下でも優れた性能を発揮します。工業用窯コンベア、炉設備、高温プレス機構に最適です。
スチールバック PTFE 複合ベアリング 最も幅広い汎用用途を占めます。空運転、汚染リスクなし、広い温度範囲、低騒音、振動、回転、往復運動プロファイル全体にわたる良好な摩耗寿命です。通常総厚 1.0 ～ 2.5 mm の薄肉構造により、回転要素ベアリングが大型化すると周囲の構造の再設計が必要となるシャフトとハウジングの組み合わせに適合します。
華州の HZ-10 自己潤滑軸受シリーズ は、まさにこの 3 層 PTFE 複合構造に基づいて構築されており、用途の耐食性と構造要件に応じて、鋼、銅、またはステンレス鋼の裏材を使用できます。ステンレス鋼で裏打ちされたバージョン (HZ1S) は、酸、アルカリ、海水に対する耐性を強化しており、海洋、化学処理、食品機器の環境にも設計の適用範囲を広げています。
自己潤滑すべり軸受が最も優れた性能を発揮する場所
PTFE 複合軸受が常に代替品より優れた性能を発揮する用途には、メンテナンスへのアクセスが制限されている、汚染によりグリースが使用できない、スペースの制約により転がり軸受が使用できないなど、共通の制約があります。
自動車のサスペンションおよびステアリングリンケージ 最も確立されたアプリケーションです。サスペンション アーム、タイロッド エンド、スタビライザー バー リンクの PTFE でライニングされた球面すべり軸受は、車両の耐用年数にわたってグリースを塗布することなく、角度のずれ、振動運動、および路面から誘発される衝撃荷重に対応します。平面接触形状による低摩擦と高減衰の組み合わせにより、代替転動体と比較して NVH (騒音、振動、ハーシュネス) が低減されます。
農業および建設機械 ピボット ポイント (ローダー アーム、バケット ヒンジ、ブレード リンケージ) は、研磨泥や砂の中で動作します。ブロンズバックまたは焼結中間層 PTFE ベアリングは、グリースを塗布したニードルベアリングよりもこれらの条件によく耐えます。ニードルベアリングでは砂の侵入によりシールがすぐに破損します。また、すべり軸受の接触領域が厚いため、ころがり軸受の線接触よりも広い面に衝撃荷重が分散されます。
包装および繊維機械 低ノイズと、適度な速度での正確で再現性のある動作が求められます。製品のグリース汚染は容認できません。 PTFE 複合ブッシュは静かにきれいに動作するため、これらの業界のカムフォロア、ガイド レール、送り機構のピボットの標準となっています。
新エネルギーと電気自動車システム 拡大するアプリケーション領域を表します。華州の HZ1E バリアントは、鉛の代わりに無機白色フィラーを使用しており、標準的な PTFE 鉛コンパウンドの低摩擦係数となじみ性能を維持しながら、鉛フリー材料への準拠が必要な EV アプリケーション向けに特別に開発されています。
ラジアルベアリング機能とともにアキシアル荷重管理が必要なアプリケーションの場合、 PTFE複合スラストワッシャー フラットなフォームファクタで同じ 3 層構造を使用しており、 フランジ付き自己潤滑ベアリング ラジアル面とスラスト面を単一のコンポーネントに統合します。
選択パラメータ: 購入者が指定する必要があるもの
特定の用途に適した PTFE 複合ベアリングを選択するには、荷重、速度、温度、環境という 4 つの入力が必要です。これらにより、標準的なスチール裏張り PTFE 鉛構造で十分であるか、あるいは、より高い負荷容量を実現するためにステンレス裏打ち、鉛フリーフィラー、銅ベースなどのバリエーションが必要かどうかが決まります。
この軸受タイプの重要な性能限界は、接触圧力 (P、MPa 単位) と滑り速度 (V、m/s 単位) の積である PV 定格です。標準的なスチールバック PTFE 鉛複合材料の場合、連続 PV 制限は空運転で約 0.05 ～ 0.10 MPa·m/s で、断続的な潤滑では 0.5 MPa·m/s まで上昇します。 PTFE の摩耗を促進する過度の摩擦加熱を避けるために、スライド速度は通常 2 m/s 未満に保つ必要があります。
振動および低速回転のアプリケーション (HZ-1 シリーズの対象ユースケースの大部分) では、これらの制限が制約となることはほとんどありません。より一般的な設計上の課題は穴の公差です。PTFE 複合ブッシュはハウジングの穴に圧入され、保持のために締まりばめに依存しているため、負荷がかかった状態でハウジング内でブッシュが回転するのを避けるために、ハウジングの穴の直径、表面仕上げ、および面取りの形状がメーカーの設置仕様の範囲内である必要があります。
Zhejiang Huazhou Technology Co., Ltd. は、280 台を超える専門機械と 50 の自動生産ラインを備えた浙江省南潭の施設で HZ-10 シリーズ全製品を製造しており、毎日の生産能力をサポートしています。製品範囲は PTFE コンポジットを超えて次のとおりです。 バイメタル複合ベアリング 高負荷アプリケーションの場合、 グラファイト銅スリーブ 極端な温度環境向け、および エンジニアリングプラスチックベアリング 軽量、耐腐食性の要件に対応します。
技術的な相談やサンプルのリクエストについては、Zhejiang Huazhou Technology までお問い合わせください。 会社のお問い合わせページ または直接 86-18957305868.
