在三大工程材料金属、陶瓷、高分子材料中，高分子材料在近些年中在机械设备领域的应用得到了飞速的发展，目前已经出现了分子量达到五百万以上的超高分子材料。由于高分子材料的力学性能较为特殊，部分高分子材料的绝对强度高于金属材料，不但有利于节约能耗，而且在机电、交通、轻工、医药等行业拥有广泛的应用。总体而言，高分子材料的种类很多，具有耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐疲劳以及良好的绝缘性能特点。但是需要注意的是不同高分子具有的性能差异非常大，必须全面地认识到不同高分子材料的有点与局限性，恰当地使用，才能使其在机械设备中的应用达到最佳的经济效益。
1 聚氨酯弹性体在机械设备中的应用
聚氨酯弹性体属于橡胶类材料，聚氨酯弹性体与普通橡胶相比，具有很多优点，例如：优良的耐磨、耐撕裂、耐腐蚀、耐辐射与抗疲劳的性能。并且，由于聚氨酯弹性体的机械性能范围非常宽广，聚氨酯弹性体的硬度在邵氏20~95 之间变化，其强度与硬度存在正对应关系。
根据聚氨酯弹性体的性能特点，特别是其优良的耐磨性能，在很多有机溶剂、砂浆混合液体中，其损耗相对比与其他材料较低。在这种情况下，在机械设备中通常将聚氨酯弹性体应用在叶轮、叶片与盖板一类的机械设备中，特别是在工况条件为磨粒磨损的浮选机械方面应用非常广泛。将聚氨酯弹性体用于单向离合器方面，其不但能够承受轴向作用力，而且能够将滑动摩擦改变为滚动摩擦。将聚氨酯弹性体用于涡轮轮毂或者导向轮毂方面能够有效减少载荷，平衡压力，从而有效地减少轴向力。
但值得注意的将聚氨酯弹性体用于导向轮的轮毂上时，如果安装方向，则会导致液压油从涡轮的出来后直接到了导向轮的出口位置。从而发生“液压顶牛”的问题，导致导向轮的液力变矩器的输出转矩大大减小，导致装载机动性能出现问题。而且聚氨酯弹性体还是属于橡胶类材料，所有聚氨酯弹性体不能广泛应用在承受滑动摩擦的机械零部件中。聚氨酯弹性体也不适合单独作为结构体使用。
2 尼龙在机械设备中的应用
尼龙材料的机械性能较好，具有耐疲劳、耐蠕变、耐磨、耐热与耐腐蚀的特点。尼龙材料的比刚性虽然不如金属材料，但是尼龙材料的比强度却比金属材料优秀，并且具有与金属材料相同的抗压性能，尼龙材料的机械强度较高，抗疲劳性能与抗蠕变性、阻燃性非常有益，所以在某些机械设备中尼龙材料可以作为金属材料优秀的替代品，通常将尼龙材料作为代替刚体与有色金属的结构件使用。
但是需要注意的尼龙材料中含有大量的酰胺基，具有很强的吸水性，这一性质在使用中应该需要注释。特别是尼龙材料长期处于水中，其耐磨性能下降很快，不在适合作为耐磨材料使用，并导致其尺寸稳定性、绝缘性能大大下降。尼龙材料容易受到强酸与强氧化剂的腐蚀。通常，尼龙材料的长期使用温度应该保持在八十摄氏度以下。由于尼龙的线膨胀系数为金属材料的五到七倍，对于机械设备而言这一性能需要注意。尼龙材料的导热系数大约为碳钢的两百分之一，约为黄铜的四百五十分之一，对于注意导热性能的机械设备中应用注意尼龙材料的使用。
3 超高分子量聚乙烯在机械设备中的应用
超高分子量聚乙烯是一种非常优良的耐磨的材料。相对于其他耐磨材料，由于超高分子量聚乙烯对于钢的摩擦系数非常低，同时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种性能非常全面的耐磨材料。而且超高分子量聚乙烯属于非极性材料，超高分子量聚乙烯不会吸附任何材料，特别是将超高分子量聚乙烯作为煤科舱，不会吸附煤层，从而有效地解决的钢料斗吸附煤层的难题。
综上所述，可以看到将超高分子量聚乙烯用于煤炭、水泥、食盐、砂糖等物品的料斗、料仓、滑槽、推土机推土板、自动装卸卡车车舱等机械设备时将会具有很好的适用性。除了以上应用，还将超高分子量聚乙烯用于食品机械中的星形轮、导轮、齿轮和蜗杆等机械设备，如图1所示。但是需要注意超高分子量聚乙烯的强度与尼龙材料相比属于弱项。
4 聚甲醛材料在机械设备中的应用
与其他高分子材料相比，聚甲醛与金属材料更为接近，因为聚甲醛材料与金属有着相似的比强度与比刚性。所以，聚甲醛材料在很多领域都能够替代金属材料。聚甲醛材料最为突出的有点在于其高弹性模量，并具有较高的人性与硬度，能抵抗较高的冲击与疲劳。由于其良好的机械性能与耐磨性能，聚甲醛材料被大量地应用在各类齿轮、轴承、凸轮、螺母等各类机械设备的结构零部件。特别地，聚甲醛材料在汽车行业被大量地使用，以替代锌、铜、铝等有色金属。
5 总结
由于高分子材料普遍具有耐腐蚀性，能够吸收较大的冲击能量，密度较小，并可以方便的成型加工，高分子材料被广泛地作为机械设备的结构件使用，特别是在使用温度低于 260 摄氏度，抗张强度低于170M Pa的环境中。
对于与泥浆和砂浆直接机械设备，通过要选用具有阻滞性能较强的高分子材料，比如耐磨橡胶、聚氨酯弹性体与耐磨性高潮分子量聚乙烯等材料。需要注意的是，耐磨橡胶在这类环境中的耐磨性往往不如聚氨酯弹性体与耐磨性超高分子量聚乙烯，但是这两者的成本往往高于耐磨橡胶。在这种情况下，应该根据实际需要总好考虑做出选择。
涉及滑动摩擦的机械设备通常选用尼龙材料、聚甲醛与超高分子量聚乙烯等材料。由于高分子材料的自润滑、水润滑以及油润滑环境中的摩擦系数与磨耗都低于其他材料，并且能够在酸、碱、油、盐、氧化剂环境中工作。
齿轮一般选用尼龙与聚甲醛材料。尼龙材料具有较高的疲劳强度和耐震性，但是具有较强的吸湿性，所以需要注意尼龙材料的工作环境。在水环境中可以考虑使用改性聚苯硫醚，地载荷环境中可以考虑超高分子量聚乙烯等。
[参考文献]
[1] 杨洪存。高分子聚合材料在水力机械中的应用[J].排灌机械，2003.
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