在三大工程材料金屬、陶瓷、高分子材料中，高分子材料在近些年中在機械設備領域的應用得到了飛速的發展，目前已經出現了分子量達到五百萬以上的超高分子材料。由于高分子材料的力學性能較為特殊，部分高分子材料的絕對強度高于金屬材料，不但有利于節約能耗，而且在機電、交通、輕工、醫藥等行業擁有廣泛的應用?？傮w而言，高分子材料的種類很多，具有耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、耐疲勞以及良好的絕緣性能特點。但是需要注意的是不同高分子具有的性能差異非常大，必須全面地認識到不同高分子材料的有點與局限性，恰當地使用，才能使其在機械設備中的應用達到最佳的經濟效益。

1 聚氨酯彈性體在機械設備中的應用

聚氨酯彈性體屬于橡膠類材料，聚氨酯彈性體與普通橡膠相比，具有很多優點，例如：優良的耐磨、耐撕裂、耐腐蝕、耐輻射與抗疲勞的性能。并且，由于聚氨酯彈性體的機械性能范圍非常寬廣，聚氨酯彈性體的硬度在邵氏20~95 之間變化，其強度與硬度存在正對應關系。

根據聚氨酯彈性體的性能特點，特別是其優良的耐磨性能，在很多有機溶劑、砂漿混合液體中，其損耗相對比與其他材料較低。在這種情況下，在機械設備中通常將聚氨酯彈性體應用在葉輪、葉片與蓋板一類的機械設備中，特別是在工況條件為磨粒磨損的浮選機械方面應用非常廣泛。將聚氨酯彈性體用于單向離合器方面，其不但能夠承受軸向作用力，而且能夠將滑動摩擦改變為滾動摩擦。將聚氨酯彈性體用于渦輪輪轂或者導向輪轂方面能夠有效減少載荷，平衡壓力，從而有效地減少軸向力。

但值得注意的將聚氨酯彈性體用于導向輪的輪轂上時，如果安裝方向，則會導致液壓油從渦輪的出來后直接到了導向輪的出口位置。從而發生“液壓頂?！钡膯栴}，導致導向輪的液力變矩器的輸出轉矩大大減小，導致裝載機動性能出現問題。而且聚氨酯彈性體還是屬于橡膠類材料，所有聚氨酯彈性體不能廣泛應用在承受滑動摩擦的機械零部件中。聚氨酯彈性體也不適合單獨作為結構體使用。

2 尼龍在機械設備中的應用

尼龍材料的機械性能較好，具有耐疲勞、耐蠕變、耐磨、耐熱與耐腐蝕的特點。尼龍材料的比剛性雖然不如金屬材料，但是尼龍材料的比強度卻比金屬材料優秀，并且具有與金屬材料相同的抗壓性能，尼龍材料的機械強度較高，抗疲勞性能與抗蠕變性、阻燃性非常有益，所以在某些機械設備中尼龍材料可以作為金屬材料優秀的替代品，通常將尼龍材料作為代替剛體與有色金屬的結構件使用。

但是需要注意的尼龍材料中含有大量的酰胺基，具有很強的吸水性，這一性質在使用中應該需要注釋。特別是尼龍材料長期處于水中，其耐磨性能下降很快，不在適合作為耐磨材料使用，并導致其尺寸穩定性、絕緣性能大大下降。尼龍材料容易受到強酸與強氧化劑的腐蝕。通常，尼龍材料的長期使用溫度應該保持在八十攝氏度以下。由于尼龍的線膨脹系數為金屬材料的五到七倍，對于機械設備而言這一性能需要注意。尼龍材料的導熱系數大約為碳鋼的兩百分之一，約為黃銅的四百五十分之一，對于注意導熱性能的機械設備中應用注意尼龍材料的使用。

3 超高分子量聚乙烯在機械設備中的應用

超高分子量聚乙烯是一種非常優良的耐磨的材料。相對于其他耐磨材料，由于超高分子量聚乙烯對于鋼的摩擦系數非常低，同時超高分子量聚乙烯的磨耗量是最小的。由于超高分子量聚乙烯是一種性能非常全面的耐磨材料。而且超高分子量聚乙烯屬于非極性材料，超高分子量聚乙烯不會吸附任何材料，特別是將超高分子量聚乙烯作為煤科艙，不會吸附煤層，從而有效地解決的鋼料斗吸附煤層的難題。

綜上所述，可以看到將超高分子量聚乙烯用于煤炭、水泥、食鹽、砂糖等物品的料斗、料倉、滑槽、推土機推土板、自動裝卸卡車車艙等機械設備時將會具有很好的適用性。除了以上應用，還將超高分子量聚乙烯用于食品機械中的星形輪、導輪、齒輪和蝸桿等機械設備，如圖1所示。但是需要注意超高分子量聚乙烯的強度與尼龍材料相比屬于弱項。

4 聚甲醛材料在機械設備中的應用

與其他高分子材料相比，聚甲醛與金屬材料更為接近，因為聚甲醛材料與金屬有著相似的比強度與比剛性。所以，聚甲醛材料在很多領域都能夠替代金屬材料。聚甲醛材料最為突出的有點在于其高彈性模量，并具有較高的人性與硬度，能抵抗較高的沖擊與疲勞。由于其良好的機械性能與耐磨性能，聚甲醛材料被大量地應用在各類齒輪、軸承、凸輪、螺母等各類機械設備的結構零部件。特別地，聚甲醛材料在汽車行業被大量地使用，以替代鋅、銅、鋁等有色金屬。

5 總結

由于高分子材料普遍具有耐腐蝕性，能夠吸收較大的沖擊能量，密度較小，并可以方便的成型加工，高分子材料被廣泛地作為機械設備的結構件使用，特別是在使用溫度低于 260 攝氏度，抗張強度低于170M Pa的環境中。

對于與泥漿和砂漿直接機械設備，通過要選用具有阻滯性能較強的高分子材料，比如耐磨橡膠、聚氨酯彈性體與耐磨性高潮分子量聚乙烯等材料。需要注意的是，耐磨橡膠在這類環境中的耐磨性往往不如聚氨酯彈性體與耐磨性超高分子量聚乙烯，但是這兩者的成本往往高于耐磨橡膠。在這種情況下，應該根據實際需要總好考慮做出選擇。

涉及滑動摩擦的機械設備通常選用尼龍材料、聚甲醛與超高分子量聚乙烯等材料。由于高分子材料的自潤滑、水潤滑以及油潤滑環境中的摩擦系數與磨耗都低于其他材料，并且能夠在酸、堿、油、鹽、氧化劑環境中工作。

齒輪一般選用尼龍與聚甲醛材料。尼龍材料具有較高的疲勞強度和耐震性，但是具有較強的吸濕性，所以需要注意尼龍材料的工作環境。在水環境中可以考慮使用改性聚苯硫醚，地載荷環境中可以考慮超高分子量聚乙烯等。

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