简而言之，聚四氟乙烯滑动轴承的摩擦系数是在高压力、低速度和理想材料选择的特定组合下最小化的。这些条件促成了PTFE独特的分子行为，即增加载荷实际上会降低摩擦阻力，这一原理与经典的摩擦模型相悖。
与大多数摩擦随载荷增加而增加的材料不同，PTFE的摩擦系数随着轴承压力的升高而降低。实现尽可能低的摩擦，关键在于（在材料的极限范围内）最大化这种压力，同时确保相互作用的表面得到优化。
核心原理：压力与分子排列
要理解如何最小化PTFE的摩擦，首先必须了解其独特的分子结构。PTFE是一种由长链状分子组成的聚合物，这些分子之间没有牢固的键合。
滑动作用如何减少摩擦
在低压下，这些分子链是随机取向的，形成了一个相对粗糙的“分子景观”，从而产生摩擦。
当施加压力和滑动运动时，一层薄薄的PTFE会转移到配合表面上。轴承和转移膜中长聚合物链会沿着运动方向平行排列。这种排列形成了光滑的、低剪切力的平面，它们可以以极小的阻力相互滑动。
高压力的作用
较高的压力会迫使更多的这些分子对齐，从而完善低剪切力的转移膜。这是PTFE在抛光钢等硬质表面上的摩擦系数随载荷增加而降低的根本原因。
最小化摩擦的关键因素
实现最低的摩擦系数需要控制三个主要变量：轴承压力、材料配方和配合表面。
最大化轴承压力
降低PTFE摩擦系数的最重要因素是最大化轴承上的应力。压力越高，摩擦力就越低。
然而，这必须在材料可接受的蠕变极限内进行。超过材料的抗压强度会导致永久变形（蠕变）并导致轴承失效。
选择正确的PTFE配方
对于绝对最低的摩擦力，未填充（或“原生”）PTFE是理想的选择。填料的存在固有地破坏了提供低摩擦特性的光滑、对齐的分子结构。
常见的填料，如玻璃、碳或青铜，被添加到提高耐磨性和抗压强度等其他性能，但它们总是以牺牲较高的摩擦系数为代价。
准备配合表面
一个高度抛光的配合表面至关重要。光滑的表面，通常是镜面抛光的不锈钢，可以最大限度地减少对PTFE的磨蚀性磨损。
这使得一层均匀、薄的PTFE转移膜能够在配合表面上形成，这对于实现尽可能低的摩擦力至关重要。更粗糙的表面会磨损PTFE，增加摩擦和磨损。
速度的影响
PTFE的自润滑特性在低滑动速度下最有效。高速度会产生摩擦热，这可能会软化PTFE，增加磨损率，并对其低摩擦性能产生负面影响。
理解权衡
为实现尽可能低的摩擦力而进行优化通常意味着在其他关键性能领域需要做出妥协。成功的设计需要平衡这些相互竞争的因素。
摩擦力与蠕变和磨损
实现最小摩擦的条件（未填充PTFE、高压力）恰恰是对蠕变和耐磨性最不利的条件。未填充的PTFE在持续高载荷下容易变形。
这是PTFE轴承设计中的核心权衡。填料用于对抗蠕变和磨损，但它们会增加摩擦。您的设计必须在可接受的摩擦力和组件寿命所需的机械完整性之间找到正确的平衡。
维护和污染
虽然PTFE轴承被认为是免维护的，但其性能取决于清洁的滑动界面。夹在表面之间的碎屑或砂砾会划伤配合表面并破坏转移膜，从而急剧增加摩擦和磨损。
定期检查以确保该区域清洁是维持长期性能的简单而有效的方法。
为您的应用做出正确的选择
您的设计目标将决定您的PTFE滑动轴承的最佳设置。
- 如果您的主要重点是绝对最低的摩擦系数： 使用未填充的PTFE，在材料安全承受而不会过度蠕变的最高压力下运行，并使用高度抛光的配合表面。
- 如果您的主要重点是平衡的、现实世界的结构设计： 选择一种满足项目载荷和磨损要求的填充PTFE（例如玻璃或碳填充），接受稍高但稳定的摩擦系数。
- 如果您的主要重点是管理高载荷和最小磨损： 优先选择以高抗压强度和耐磨性著称的填充PTFE复合材料，并设计轴承区域，使压力保持在该特定材料的推荐限制内。
归根结底，设计一个成功的滑动轴承，在于平衡PTFE卓越的低摩擦特性与应用的机械要求。
摘要表：
| 因素 | 最小摩擦条件 | 原理 |
|---|---|---|
| 轴承压力 | 高（在蠕变极限内） | 迫使PTFE分子对齐，形成光滑的、低剪切力的平面。 |
| PTFE配方 | 未填充（原生）PTFE | 填料会破坏实现超低摩擦所需的分子排列。 |
| 配合表面 | 高度抛光（例如镜面抛光钢） | 允许形成均匀的PTFE转移膜，最大限度地减少磨损。 |
| 滑动速度 | 低 | 防止摩擦热软化PTFE并增加磨损。 |
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