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軸瓦的材料與軸瓦的刮瓦要求

發布時間:2021年8月7日上午8:23

軸瓦是滑動軸承中的重要零件,是滑動軸承和軸頸接觸的部分。軸瓦的結構設計是否合理對軸承性能影響很大。形狀為瓦狀的半圓柱面,非常光滑,一般用青銅、減摩合金等耐磨材料制成,在特殊情況下,可以用木材、工程塑料或橡膠制成。有時為了節省貴重材料或結構需要,常在軸瓦的內表面上澆注或軋制一層軸承合金,稱為軸承襯。軸瓦應具有一定的強度和剛度,在軸承中定位可靠,便于輸入潤滑劑,容易散熱,并且裝拆、調整方便。

滑動軸承工作時,軸瓦與轉軸之間要求有一層很薄的油膜起潤滑作用。如果潤滑不良,軸瓦與轉軸之間就存在直接的摩擦,摩擦會產生很高的溫度,雖然軸瓦是由特殊的耐高溫合金材料制成,但發生直接摩擦產生的高溫仍然足以將其燒壞。軸瓦還可能由于負荷過大、溫度過高、潤滑油存在雜質或黏度異常等因素造成燒瓦。燒瓦后滑動軸承就損壞了。

軸瓦的形式和構造

常用的軸瓦有整體式和對開式兩種結構。整體式軸瓦按材料及制法不同,分為整體軸套和單層、雙層或多層材料的卷制軸套。非金屬整體式軸瓦既可以是整體非金屬軸套,也可以是在鋼套上鑲襯非金屬材料。

對開式軸瓦有厚壁軸瓦和薄壁軸瓦之分。厚壁軸瓦用鑄造方法制造,內表面可附有軸承襯,常將軸承合金用離心鑄造法澆注在鑄鐵、鋼或青銅軸瓦的內表面上。為使軸承合金和軸瓦貼附得好,常在軸瓦內表面上制出各種形式的榫頭、凹溝或螺紋。

薄壁軸瓦由于能用雙金屬板連續軋制等新工藝進行大量生產,故質量穩定,成本低,但軸瓦剛性小,裝配時不再修刮軸瓦內圓表面,軸瓦受力后,其形狀完全取決于軸承座的形狀,因此,軸瓦和軸承座均需精密加工。薄壁軸瓦在汽車發動機、柴油機上得到廣泛的應用。

軸瓦的定位

軸瓦和軸承座不允許有相對移動。為了防止軸瓦移動,可將其兩端做出凸緣來作軸向定位,也可以用緊定螺釘或銷釘將其固定在軸承座上,或在軸瓦剖分面上沖出定位唇以供定位用。

為了把潤滑油導入整個摩擦面間,軸瓦或軸頸上須開設油孔或油槽。對于液體動壓徑向軸承,有軸向油槽和周向油槽兩種形式可供選擇。

軸向油槽分為單軸向油槽和雙軸向油槽。對于整體式徑向軸承,軸頸單向旋轉時,荷載方向變化不大,單軸向油槽最好開設在最大油膜厚度位置,以保證潤滑油從壓力最小的地方輸入軸承。

對開式徑向軸承,常把軸向油槽開設軸承剖分面處(剖分面與荷載作用線成90°),如果軸頸雙向旋轉,可在軸承剖分面上開設雙軸向油槽,通常軸向油槽應較軸承寬度稍短,以便在軸承兩端留出封油面,防止潤滑油從端部大量流失。

周向油槽適用于載荷方向變動范圍超出180°的場合,它常設在軸承寬度中部,把軸承分為兩個獨立部分;當寬度相同時,設有周向油槽軸承的承載能力低于設有軸向油槽的軸承。對于不完全液體潤滑徑向軸承,常用油槽形狀見圖,設計時,可以將油槽從非承載區延伸到承載區。

軸瓦的材料

軸瓦的材料的特點是:摩擦系數小、有足夠的疲勞強度、良好的跑合性和良好的耐腐蝕性。常用的軸瓦材料有軸承合金(巴氏合金)、銅合金、粉末冶金以及灰鑄鐵和耐磨鑄鐵等。

無潤滑軸承軸瓦材料主要有聚合物、碳石墨和特種陶瓷三大類。

聚合物

聚合物又稱有機高分子材料、工程塑料。常用的材料有酚醛樹脂、尼龍、聚四氟乙烯(PTFE)等。用塑料(如PTFE)制作的無潤滑軸承能抗強酸弱堿,嵌入型、減磨性和耐磨性都較好。將聚四氟乙烯片材沖壓成唇型密封圈、軸瓦、活塞環和墊片等應用于帶式輸送機、打字機、縫紉機、電唱機唱盤、水泵、紡織機械和農業機械等設備上。

聚合物具有質輕、絕緣、減摩、耐磨、自潤滑、耐腐蝕、成型工藝簡單、生產效率高等特點。和金屬材料比較,它們的摩擦學性能對環境溫度和濕度敏感、與粘彈性有關的特性顯著,因而軸瓦與軸頸的間隙較大。又因其機械強度低、彈性模量小,對潤滑油的吸附性差,而限制了軸瓦的工作轉速和壓力值。

碳-石墨

碳-石墨材料的軸瓦可在苛刻環境中使用。其中石墨含量愈多,材料愈軟,摩擦系數愈小。

碳石墨一般導電性好、耐熱、耐磨、有自潤滑性、高溫穩定性好,耐化學腐蝕能力強,熱導率比聚合物高,線脹系數小。在大氣和室溫條件下與鍍鉻表面的摩擦因數和磨損率都很低。其滋潤性和減磨性取決于吸附的水蒸氣量,但在濕度很低時會喪失潤滑性。涂覆耐磨涂層能提高碳石墨的耐磨性。碳-石墨還可以作水潤滑的軸瓦材料。

石墨不但可作固體潤滑劑,可加入樹脂、金屬、陶瓷等材料中,增加這些材料的減摩性,還可直接作為摩擦副材料使用,如制作造紙、木材加工、紡織、食品等忌油場所的軸承,高溫滑動軸承,密封圈,活塞環,刮片等。 機械工程用碳石墨材料的”類”代表符號為M,有4個系列:碳石墨材料、電化石墨材料、樹脂碳復合材料和金屬石墨材料。

陶瓷

陶瓷是以無機非金屬天然礦物或人造化合物為原料,經粉碎、成形和高溫燒結而成的,由無數無機非金屬小晶體和玻璃相組成的非金屬材料。以無機非金屬天然礦物,如粘土、長石、石英等為原料制成的是傳統陶瓷;以人造化合物為原材料制成的是特種陶瓷。機械工程采用的陶瓷一般是以氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯、氧化鉛、氧化鈦、碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼等人造化合物為原料制作的特種陶瓷。

陶瓷的性能在很大程度上決定于它們的顯微結構,包括晶粒尺寸和分布,玻璃相的成分和含量,雜質的性質、含量和分布。而顯微結構又由原料、組成和制造工藝所決定。陶瓷的共同特性是硬度和抗壓強度高、耐高溫、耐磨、抗氧化、耐腐蝕性好、質脆、不耐沖擊和無延展性。

陶瓷是一種較新的無潤滑軸承的軸瓦材料,特別是SiC和Si3N4,它們的強度、耐熱性和耐蝕性都很好,摩擦學性能也很好。

軸瓦的刮瓦

軸瓦是直接支撐軸的。當軸在軸瓦內旋轉時,由于摩擦力的原因,必然要產生熱量。如果軸和軸瓦的接觸面不良好接觸是保證在某幾個小點或某一塊面積上,這樣破壞了油膜,該處所受的壓力所產生的摩擦力必然比接觸均勻的地方大得多,因而在運轉時,發出的熱量就大,軸承溫度就必然高。

相反,如果軸和軸瓦接觸的很好,各處受力均勻摩擦面油膜完整,運轉時,雖然也發出熱量,但熱量較小,而且分布在整個軸承上,這部分熱量很容易散失,因此軸承不會產生高熱。

為了保證軸和軸瓦能很好的接觸,對軸瓦要進行細致的刮研。刮瓦一般先刮下瓦(因下瓦是受壓的)后刮上瓦。刮瓦要在設備精評以后進行。首先在軸頸上涂一層薄薄的紅鉛油,然后盤動軸使軸在軸瓦內正反各轉一周,使瓦與軸頸摩擦后,將軸吊起,結果在瓦面較高的地方。

在刮削時,每刮一遍應改變一次方向,使刮痕之間成60°90°交角。繼續數次接觸點逐漸增加,最后色斑均勻分布,達到規定的標準為止。一般下瓦與軸成60°90°的接觸角,在此范圍內,接觸點應該中間密,兩邊逐漸變疏,不應該使接觸面與非接觸面間間有明顯的界限。

接觸角還不能過大或過小,當角度過大會影響潤滑油膜的形成,因而得不到良好的潤滑,軸瓦會很快磨損,若角度過小,則增加軸瓦的壓強,這樣也會增加軸瓦磨損。在刮下瓦的同時,還要找正軸的水平度。軸和瓦的接觸點要求規定:

重負荷和高速運轉設備:每平方厘米3-4點;

中等負荷運轉設備:每平方厘米2-3點;

+低速運轉設備:每平方厘米1-2點;

上瓦的刮研法與下瓦相同,在瓦上著色時,一定要裝上軸,將軸承蓋用螺絲緊固好,并撤掉瓦口上的墊片,保證上瓦能夠很好的與軸頸接觸。



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