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 炭材料結(jié)構(gòu)的多樣性來源于炭/炭原子間化學(xué)鍵合的多樣性,由此也提供了炭材料的可設(shè)計(jì)性。石墨軸承由于它的生產(chǎn)工藝和原材料的可設(shè)計(jì)性為設(shè)計(jì)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(shù)條件和使用環(huán)境的石墨軸承。下面跟著南通銘軒石墨制品來了解下石墨軸承的設(shè)計(jì)與制造吧

PV值是軸承設(shè)計(jì)時(shí)的重要參數(shù)
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(shí),就會(huì)引起異常的升溫和磨損,一般設(shè)計(jì)要留有余量,參考PV值應(yīng)在極限值的50%--70%。在實(shí)際工作中,軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)因環(huán)境不同又有干運(yùn)轉(zhuǎn)和濕運(yùn)轉(zhuǎn)之分。在干運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,石墨軸承允許的最大載荷受到軸承的強(qiáng)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(chǎn)生熱量的限制。而磨損速率又受到軸承材質(zhì)、軸和軸承表面加工情況、載荷、速度及周圍介質(zhì)等條件的影響。在干運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,軸承允許的PV值還直接受到軸承材質(zhì)的影響,在高溫下允許PV的值必須比低溫時(shí)要小得多。當(dāng)軸承浸在液體里或者是液體所噴濺的情況下(濕運(yùn)轉(zhuǎn)),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(chǎn)生的熱量,這樣就大大提高石墨軸承允許的PV值,在實(shí)際條件下濕運(yùn)轉(zhuǎn)允許的PV值可能較干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高出近百倍。

石墨軸承設(shè)計(jì)種類有圓柱形、圓柱代凸緣形、圓形、特殊結(jié)構(gòu),但從石墨軸承的強(qiáng)度考慮,炭軸承的厚度必須比金屬軸承大,厚度以內(nèi)徑的1/5-1/7為合適,最小限度為3mm以上,軸承的長(zhǎng)度是內(nèi)徑的2倍以上。軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫度將會(huì)升高,運(yùn)轉(zhuǎn)間隙,可根據(jù)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(yù)處理、原料的破碎、篩分分級(jí)、顆粒狀與粉狀材料的配料、粘結(jié)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(jī)械加工等,部分石墨軸承為了增加機(jī)械強(qiáng)度和抗沖擊性,還需金屬(如銻、銅、鉛等)浸漬,最終達(dá)到所要求的技術(shù)性能,再進(jìn)行機(jī)械加工成所要求的幾何尺寸。

青銅石墨含油軸承的生產(chǎn)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(jī)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(jīng)混合后采用冷壓制取坯料,并在780C-895C的溫度下燒結(jié)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(jié)、整型。一般青銅石墨含油軸承主要參數(shù):假比重5.5g/cm3--6.0g/cm3,徑向破壞強(qiáng)度一般不小于2.5N,體積浸油率20號(hào)機(jī)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(shè)計(jì)分布在澆鑄模中后,用熔融金屬液澆鑄而成,后經(jīng)機(jī)械加工達(dá)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(jié)劑按一定比率均勻混合制成潤(rùn)滑劑,固化在孔洞中,經(jīng)加工后達(dá)到所要求尺寸,鑲嵌石墨軸承的抗壓強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù),一般取決于金屬材質(zhì)。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(zhuǎn)速/重載場(chǎng)合,對(duì)粉塵污染等惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。