高温和腐蚀性介质环境是工程塑料无法应用的领域，金属保持架仍占主导地位。然而，对于金属保持架的设计，长久以来一直需要兼顾轴承性能和保持架制造工艺，因此往往不得不作出一些妥协。

传统钢保持架用金属板材经冲压成型制成。保持架与滚动体之间接触的几何形状经过优化，从而在考虑生产工艺限制的前提下为滚动体提供最佳支撑。金属保持架的兜孔通常会有朝向滚动体的尖锐边缘，并在动态工况下，保持架和滚动体承受的冲击力非常大，且两者之间几乎没有任何缓冲力。在这种情况下，润滑剂的分布难以达到轴承理想性能所需的最佳状态。在最坏的情况下，钢保持架的横梁甚至会像刮刀一样刮除滚动体表面的润滑剂。

轴承保持架的性能取决于其制造材料与工艺。金属保持架受生产工艺的影响更为显著。

选择通过注塑成型技术制造的工程塑料保持架，可以让产品设计工程师能够专注于保持架设计本身，而不受制造工艺的限制。工程塑料保持架的兜孔几何形状可以针对滚动体引导特性进行优化，从而在保持架横梁与滚动体之间产生液体动压润滑。除了发挥工程塑料良好的阻尼和弹性特性外，保持架与滚动体接触区域的夜体动压润滑也有助于降低轴承噪声。

对润滑剂分布的改善控制可直接通过轴承运行温度的降低、滚动体和滚道之间的磨损与疲劳的减少来体现，从而延长轴承的整体使用寿命。

与金属保持架相比，工程塑料保持架在运行中具有噪声更低、摩擦更小、维护间隔周期更长等优势，并通过优化设计避免了轴承卡死现象，从而提高了安全性。

全球至少有25家顶尖化工公司生产超过50种不同的基础塑料。此外，还有一些专业公司通过添加各种化合物作为辅料来改变这些塑料的特性。

塑料结构通常被分为非结晶态或半结晶态，并根据其具体应用进一步细分为三类：通用塑料、工程塑料和特种塑料。

通用塑料通常适用于环境温度和低负荷的应用范围。这类材料包括聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯等，但不适用于轴承保持架，通常用于包装、低温家用产品、医疗器械、容器和玩具等。

对于需要更高温度（高达100°C）和更高承载能力的应用，通常采用工程塑料。适合的材料包括聚酰胺（又称尼龙）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）和聚对苯二甲酸丁二醇酯等，常见于结构部件、外壳、衬套和汽车零件等。

特种塑料具有特殊性能，其热稳定性高于100°C，机械性能可与工程塑料相媲美甚至更优。典型用途包括电气连接器、齿轮、开关、阀门、滑动轴承和灯具外壳等。

成本也是选择具体材料时的一个考虑因素。低性能塑料的售价约为每公斤1美元，而先进的塑料成本则在每公斤60美元左右。

对于轴承保持架的应用，可通过以下五项性能指标来评判特定具体工程塑料的适用性：

• 高温极限值，T_Hlim

通过材料在最高持续工作温度下的刚度来衡量

• 延展性，ε_B

指保持架安装过程中，保持架及其兜孔边缘的最大变形量

• 冲击强度，a_cU

反映轴承运行期间承受冲击载荷的能力

• 塑料老化后的延展性，ε_Ba

用于表征与润滑剂的化学相容性

• 动态弯曲应变幅值，a_d

反映塑料疲劳性能的因素

与钢材不同，塑料的性能在很大程度上取决于实际工作温度、暴露时间、应力水平及环境介质。例如，当暴露在120°C以上的温度时，含有25%玻璃纤维增强的聚酰胺6.6的弹性模量会下降至室温下初始值的50%以下。

当温度超过120°C时，含有25%玻璃纤维增强的聚酰胺（尼龙）（PA66）的弹性模量会下降到室温下初始值的50%以下。

因此，通用塑料无法用于轴承应用，因为其在较高温度下缺乏足够的刚度。

塑料因与润滑剂或其他环境介质发生化学作用而老化，其特点是塑料最大应变或应力发生变化。最坏情况下，两者均会下降。

塑料因化学相互作用而发生老化，其特征表现为塑料最大应变或应力的改变。

另一个需要考虑的参数是环境应力抗裂性。几乎所有非结晶态塑料都存在这个问题，因此不能用于轴承保持架。半结晶工程塑料和高性能塑料才是保持架应用的首选材料。

SKF已在这些塑料类别中确定了在轴承保持架应用中性能最佳的塑料。特别是半结晶态工程塑料中的聚酰胺（尼龙）被发现其在静态和动态机械性能方面，以及与SKF润滑剂的化学相容性方面，均表现出最佳性能。

轴承保持架中使用最广泛的工程塑料是PA66-GF25，占所有工程塑料保持架产量的95%。对于需要更好耐化学性或抗冲击强度的应用，例如齿轮箱和铁路轴承中，会使用PA46和ST-PA等改进型工程塑料。在需要高温下抗老化性的场合，通常选择PEEK-GF15。

SKF最早开展相关工作，以确定其优选工程塑料的高温极限值。通过测试与不同润滑油和润滑脂的化学相容性，确定了最高持续工作温度。这些数值为轴承保持架应用中的工程塑料选择提供了参考依据。

然而，塑料的老化始终受实际温度和暴露时长的共同影响。例如，对于聚酰胺（尼龙）PA66-GF25，在240°C温度下使用非侵蚀性润滑剂时，其预期寿命最多为10小时。当实际工作温度低于100°C时，寿命可延长1000倍以上。而在使用侵蚀性润滑剂（如齿轮箱油），最坏情况下保持架寿命比使用非侵蚀性润滑剂时低10倍。

塑料老化受实际温度及暴露时长共同影响。

未来的挑战

当前技术应用的发展对轴承保持架性能提出了很高要求。在许多应用领域，连续工作温度可能高达150°C。在这种条件下，使用侵蚀性的润滑介质会使聚酰胺（尼龙）PA66保持架的表现欠佳。因此，对于汽车和工业齿轮箱、卡车以及某些流体机械等应用，金属轴承保持架仍然是最佳选择。

有一种高科技工程塑料PEEK，其性能在高温下条件下可与金属保持架相媲美，但其昂贵的成本限制了其无法在实际应用中被广泛应用。尽管化工制造商已经开发出一些新的工程塑料，试图以更具竞争力的价格（接近PA66的价格水平）提供PEEK级别的性能，从而在性能与成本之间找到平衡点，但仍然无法取代PEEK材料的地位。

许多SKF轴承现在已经配备了由PEEK 制成的保持架。PEEK是聚醚醚酮英文的缩写，是一种不完全结晶的热塑性工程塑料。使用PEEK保持架的最大优势在于其材料特性：强度与柔韧性的结合、高疲劳强度，PEEK在160°C的持续高温极限和200°C的峰值温度或含添加剂润滑油的条件下，不会出现老化现象。此外，PEEK还具有出色的耐化学腐蚀性和耐磨性、低摩擦系数以及良好的电气绝缘性能。凭借这些出色的性能，PEEK保持架通常用于混合陶瓷轴承、超精密轴承、角接触球轴承和圆柱滚子轴承。