石墨軸承的設計與制造

石墨軸承的設計與制造

炭材料結構的多樣性來源于炭/炭原子間化學鍵合的多樣性,由此也提供了炭材料的可設計性。石墨軸承由于它的生產工藝和原材料的可設計性為設計與制造提供了一定空間,從而可制造出性能各異,適用于多種技術條件和使用環境的石墨軸承。下面跟著青島伯特利石墨制品來了解下石墨軸承的設計與制造吧

PV值是軸承設計時的重要參數

PV=P.V

P--單位面積載荷壓力,MPa;

V--軸的線速度,m/s。

PV值超過各種材料的極限值時,就會引起異常的升溫和磨損,一般設計要留有余量,參考PV值應在極限值的50%--70%。在實際工作中,軸承的運轉因環境不同又有干運轉和濕運轉之分。在干運轉的情況下,石墨軸承允許的最大載荷受到軸承的強度和允許的磨損速率的限制。其允許的最大線速度則受到軸承摩擦面上所產生熱量的限制。而磨損速率又受到軸承材質、軸和軸承表面加工情況、載荷、速度及周圍介質等條件的影響。在干運轉的情況下,軸承允許的PV值還直接受到軸承材質的影響,在高溫下允許PV的值必須比低溫時要小得多。當軸承浸在液體里或者是液體所噴濺的情況下(濕運轉),其摩擦和磨損可大大降低。加之液體能夠幫助逸散因摩擦而產生的熱量,這樣就大大提高石墨軸承允許的PV值,在實際條件下濕運轉允許的PV值可能較干運轉時高出近百倍。

石墨軸承設計種類有圓柱形、圓柱代凸緣形、圓形、特殊結構,但從石墨軸承的強度考慮,炭軸承的厚度必須比金屬軸承大,厚度以內徑的1/5-1/7為合適,最小限度為3mm以上,軸承的長度是內徑的2倍以上。軸承運轉時溫度將會升高,運轉間隙,可根據軸和軸承的熱膨脹來決定,一般是軸徑0.3%左右。

炭石墨軸承的制造工藝與其他炭制品大致相同,基本工藝過程包括:原料的選擇、原料的預處理、原料的破碎、篩分分級、顆粒狀與粉狀材料的配料、粘結劑的選擇、混勻、混捏、輥壓、磨粉壓制成型、焙燒、人造石墨制品還須石墨化處理,浸漬、機械加工等,部分石墨軸承為了增加機械強度和抗沖擊性,還需金屬(如銻、銅、鉛等)浸漬,最終達到所要求的技術性能,再進行機械加工成所要求的幾何尺寸。

青銅石墨含油軸承的生產用粉末冶金方法,新型青銅石墨含油軸承為了增加軸承的載荷,加入了鐵粉,具體制法是采用粒徑小于175um的青銅合金粉末和粒徑小于85um的鐵粉,加入少量煤油或機油制成混合物,再添加適量小于75um鱗片狀石墨粉、二硫化鉬等,經混合后采用冷壓制取坯料,并在780C-895C的溫度下燒結而成。其他青銅石墨含油軸承制造工藝與以上工藝大致相同,選擇粉料、混合、壓形、燒結、整型。一般青銅石墨含油軸承主要參數:假比重5.5g/cm3--6.0g/cm3,徑向破壞強度一般不小于2.5N,體積浸油率20號機油不小于15%。

鑲嵌石墨軸承有兩種制造方法。一是澆鑄法,將已加工好幾何尺寸的石墨滑塊按設計分布在澆鑄模中后,用熔融金屬液澆鑄而成,后經機械加工達到所需尺寸。二是在金屬基材上,按照一定的排列方式,先加工一些孔洞,然后將以石墨、MoS2及粘結劑按一定比率均勻混合制成潤滑劑,固化在孔洞中,經加工后達到所要求尺寸,鑲嵌石墨軸承的抗壓強度、熱膨脹系數,一般取決于金屬材質。例如M551鑲嵌石墨軸承載荷50MPa,使用溫度500C,PV值5MPa.m/s,適用于低轉速/重載場合,對粉塵污染等惡劣環境適應性強。