(一)滑動(dòng)軸承的材質(zhì)
軸承合金(通稱巴氏合金或白合金)
常用的滑動(dòng)軸承材料有軸承合金(又叫巴氏合金或白合金)、耐磨鑄鐵、銅基和鋁基合金、粉末冶金材料、塑料、橡膠、硬木和碳-石墨,聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚甲醛(POM)、等。
軸承合金是錫、鉛、銻、銅的合金,它以錫或鉛作基本,其內(nèi)含有銻錫(Sb-Sn)或銅錫(Cu-Sn)的硬晶粒。硬晶粒起抗磨作用,軟基體則增加材料的塑性。軸承合金的彈性磨量和彈性極限都很低,在所有軸承材料中,它的嵌入性及摩擦順應(yīng)性**好,很容易和軸頸磨合,也不易與軸頸發(fā)生咬粘。但軸承合金的強(qiáng)度很低,不能單獨(dú)制作軸瓦,只能貼附在青銅、鋼或鑄鐵軸瓦上作軸承襯。軸承合金適用于重載、中高速場(chǎng)合,價(jià)格較貴。
(二)滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承的區(qū)別
滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的區(qū)別**表象在結(jié)構(gòu)上,滾動(dòng)軸承是靠滾動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸的,因而接觸部位是一個(gè)點(diǎn),滾動(dòng)體越多,接觸點(diǎn)就越多;滑動(dòng)軸承是靠平滑的面來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸的,因而接觸部位是一個(gè)面。其次是運(yùn)動(dòng)方式不同,滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方式是滾動(dòng);滑動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)方式是滑動(dòng),因而摩擦形勢(shì)上也就完全不相同。
滑動(dòng)軸承,在滑動(dòng)摩擦下工作的軸承。滑動(dòng)軸承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤(rùn)滑條件下,滑動(dòng)表面被潤(rùn)滑油分開而不發(fā)生直接接觸,還可以大大減小摩擦損失和表面磨損,油膜還具有一定的吸振能力。但起動(dòng)摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為軸頸,與軸頸相配的零件稱為軸瓦。為了改善軸瓦表面的摩擦性質(zhì)而在其內(nèi)表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為滑動(dòng)軸承材料。
滑動(dòng)軸承工作時(shí),軸瓦與轉(zhuǎn)軸之間要求有一層很薄的油膜起潤(rùn)滑作用。如果由于潤(rùn)滑不良,軸瓦與轉(zhuǎn)軸之間就存在直接的摩擦,摩擦?xí)a(chǎn)生很高的溫度,雖然軸瓦是由于特殊的耐高溫合金材料制成,但發(fā)生直接摩擦產(chǎn)生的高溫仍然足于將軸瓦燒壞。軸瓦還可能由于負(fù)荷過大、溫度過高、潤(rùn)滑油存在雜質(zhì)或黏度異常等因素造成燒瓦。燒瓦后滑動(dòng)軸承就損壞了。
所謂刮軸瓦,就是將精車后的瓦片與所裝配的軸研合(軸要涂上色粉),用三角刮刀刮去瓦片上所附上的粉色,隨研隨刮,直到瓦片上附色面積超過全瓦面的85%,完成刮瓦。瓦片上存在的刀痕是瓦片儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的微型儲(chǔ)槽。
(三)剖分式滑動(dòng)軸承的裝配(軸瓦裝配)
剖分式向心滑動(dòng)軸承,主要用在重載大中型機(jī)器上,如冶金礦山機(jī)械,大型發(fā)電機(jī),球磨機(jī),活塞式壓縮機(jī)及大型風(fēng)機(jī)等。其材料主要為巴氏合金,少數(shù)情況下采用銅基軸承合金(如回轉(zhuǎn)窯等)。在裝配時(shí),一般都采用刮削的方法來達(dá)到其精度要求,保證其使用性能。因此,刮削的質(zhì)量對(duì)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。削刮質(zhì)量不好,設(shè)備在試車時(shí)就會(huì)很容易地在極短的時(shí)間內(nèi)是軸瓦由局部粘損而達(dá)到大部分粘損,直至軸被粘著咬死,軸瓦損壞不能使用。所以在刮削軸瓦時(shí)都由技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的鉗工操作。
下面詳細(xì)介滑動(dòng)軸承(軸瓦)的裝配要求及削刮軸瓦的方法。
1、軸瓦與瓦座和瓦蓋的接觸要求
(1)受力軸瓦。受力軸瓦的瓦背與瓦座的接觸面積應(yīng)大于70%,且應(yīng)分布均勻。
(2)不受力軸瓦與瓦蓋的接觸面積應(yīng)大于60%,且應(yīng)分布均勻。
(3)如達(dá)不到上述要求,應(yīng)以瓦座與瓦蓋為基準(zhǔn),用著色法,涂以紅丹粉檢查接觸情況,用細(xì)銼或油石對(duì)瓦背進(jìn)行修研,直到達(dá)到要求為止。接觸斑點(diǎn)達(dá)到每25mm23~4點(diǎn)即可。
(4)軸瓦與瓦座、瓦蓋裝配時(shí),固定滑動(dòng)軸承的固定銷(或螺釘)端頭應(yīng)埋入軸承體內(nèi)2~3mm,兩半瓦合縫處墊片應(yīng)與瓦口面的形狀相同,其寬度應(yīng)小于軸承內(nèi)側(cè)1mm,墊片應(yīng)平整無棱刺,瓦口兩端墊片厚度應(yīng)一致。瓦座、瓦蓋的連接螺栓應(yīng)緊固而受力均勻。所有件應(yīng)清洗干凈。
2、軸瓦刮削面使用性能要求的幾大要素
(1)油線與瓦口油槽帶
a、半開式滑動(dòng)軸承,都是采用強(qiáng)力潤(rùn)滑,油槽一般都開在不受力的上瓦上(上瓦受力較小)。截面為半圓弧形,沿上瓦內(nèi)周180°分布,由機(jī)械加工而成。油槽中間位置與上瓦中心位置的油孔相通,兩端連接瓦口油槽帶,由于上瓦有間隙量存在,潤(rùn)滑油很容易進(jìn)入上瓦面與軸上,其主要作用是能將潤(rùn)滑油暢通地注入軸瓦內(nèi)側(cè)(徑向)的瓦口油槽帶。
b、油槽帶分布在上、下軸瓦結(jié)合部位處(兩側(cè))。油槽帶成圓弧楔形,瓦口結(jié)合面處向外側(cè)深度一般在1~3mm。視軸瓦的大小,油槽帶寬度一般為8~40mm。油槽帶單邊距軸瓦端面的尺寸一般為8~25mm。上述要求通常在圖紙上明確標(biāo)出。油槽帶的長(zhǎng)度為軸瓦軸向長(zhǎng)度的85%左右,是一個(gè)能存較大量的潤(rùn)滑油的帶狀油槽,便于軸瓦與軸的潤(rùn)滑與冷卻,油槽帶通常由機(jī)械加工而成,也有鉗工手工加工的。
(2)潤(rùn)滑油楔。潤(rùn)滑油楔位于接觸范圍角a值之內(nèi)油槽帶與軸瓦的連接處,由手工刮削而成(俗稱刮瓦口)。其主要作用有兩個(gè),一是存油冷卻軸瓦與軸,二是利用其圓弧楔角,在軸旋轉(zhuǎn)的帶動(dòng)下,將潤(rùn)滑油,由軸向?qū)挾鹊拿妫B接不斷地帶向承載部分,使軸瓦與軸有充分良好的潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油楔部分是由兩段不規(guī)則的圓弧組成的一個(gè)圓弧楔角,它將油槽帶和軸瓦工作接觸面光滑地連接起來。與油槽帶連接部分要刮得多一些,并將油槽帶連接處加工棱角刮掉,在潤(rùn)滑楔角中部至接觸面過渡處,刮成圓弧楔角形。油槽帶與潤(rùn)滑楔角連接處尺寸,視軸瓦的大小,一般在0.10~0.40mm之間。刮削潤(rùn)滑楔角,要在軸瓦精刮基本結(jié)束時(shí)進(jìn)行,不易提前刮削。
(3)軸瓦的頂間隙與側(cè)間隙
a、軸瓦的頂間隙,在圖紙無規(guī)定時(shí),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可取軸直徑的1‰~2‰,應(yīng)按轉(zhuǎn)速。載荷和潤(rùn)滑油粘度在這個(gè)范圍內(nèi)選擇。對(duì)高質(zhì)量、高精度加工的軸頸,其值可降到0.5‰。
b、側(cè)間隙在圖紙上無規(guī)定時(shí),每面為頂間隙的1/2。側(cè)間隙需根據(jù)需要刮削出來。但在刮削軸瓦時(shí)不可留側(cè)間隙,因刮軸瓦時(shí),需確定軸在180°范圍內(nèi)的正確位置,此時(shí)需有側(cè)間隙的部位應(yīng)暫時(shí)作為軸的定位用,要在軸瓦基本刮削完畢時(shí),將側(cè)間隙輕輕刮出。側(cè)隙部位由瓦口的結(jié)合面處延伸到規(guī)定的工作接觸角度區(qū),軸向與油槽帶、潤(rùn)滑楔角相接,此部位是不應(yīng)與軸有接觸的,刮削時(shí)應(yīng)注意這點(diǎn)。留側(cè)隙的目的,是為了散失熱量,潤(rùn)滑油由此流出一部分并將熱量帶走。側(cè)隙不可開得過大,這樣會(huì)使?jié)櫥痛罅康貜膫?cè)隙流走而減少軸與軸瓦所需用的潤(rùn)滑油量,這點(diǎn)應(yīng)特別注意。
3、剖分式軸瓦的刮削過程
(1)粗刮軸瓦。**將新的上、下瓦合在一起,用內(nèi)徑千分尺測(cè)量?jī)?nèi)徑與軸頸進(jìn)行比較,確定粗刮量。
a上、下瓦的機(jī)械加工刀痕輕刮一遍,要求瓦面應(yīng)全部刮到,刮削均勻,將加工痕跡刮掉。
b軸上涂色,與上瓦、下瓦研點(diǎn)粗刮幾遍,然后將上、下瓦分別鑲?cè)胪咦c瓦蓋上,瓦上涂色,用軸研點(diǎn)粗刮,待接觸面積與研點(diǎn)分布均勻后,可轉(zhuǎn)入細(xì)刮。粗刮時(shí)應(yīng)注意,不可將瓦口部分刮大了,要求180°范圍全面接觸。
(2)細(xì)刮軸瓦。細(xì)刮軸瓦時(shí),上、下瓦應(yīng)加墊(瓦口結(jié)合面)裝配后刮削兩端軸瓦,在瓦上涂色,用軸研點(diǎn)。開始?jí)壕o裝配時(shí),壓緊力應(yīng)均勻,軸不要壓得過緊,能轉(zhuǎn)動(dòng)即可,隨刮隨撤墊,隨壓緊。此時(shí)也應(yīng)注意不要將瓦口刮虧了,經(jīng)多次削刮后,瓦接觸面斑點(diǎn)分布均勻、較密即可。
(3)精刮軸瓦。精刮的目的是要將接觸斑點(diǎn)及接觸面積刮削達(dá)到圖紙規(guī)定的要求,研點(diǎn)方法與粗刮相同,點(diǎn)子由大到小,由深到淺,由疏到密,大的點(diǎn)子在削刮過程中,可用刮刀破開變成密集的小點(diǎn)子,經(jīng)過多次削刮,逐漸刮至要求為止。在精刮將要結(jié)束時(shí),將潤(rùn)滑油楔(開瓦口)、側(cè)間隙刮削出來,使其達(dá)到軸瓦的使用性能,這一點(diǎn)非常重要。
削刮軸瓦,在粗刮與細(xì)刮時(shí)要同時(shí)考慮與軸相關(guān)的尺寸情況,如中心距偏差、齒輪齒面的接觸狀況等,以便使軸的位置準(zhǔn)確。由機(jī)械加工造成的微小積累誤差,可通過刮削得到進(jìn)一步的消除。較大誤差,刮削是無法解決的。
(四)滑動(dòng)軸承刮研的技術(shù)要求
1、基本要求
既要使軸頸與滑動(dòng)軸承均勻細(xì)密接觸,又要有一定的配合間隙。
2、接觸角
是指軸頸與滑動(dòng)軸承的接觸面所對(duì)的圓心角。
接觸角不可太大也不可太小。接觸角太小會(huì)使滑動(dòng)軸承壓強(qiáng)增加,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使滑動(dòng)軸承產(chǎn)生較大的變形,加速磨損,縮短使用壽命;接觸角太大,會(huì)影響油膜的形成,得不到良好的液體潤(rùn)滑。
試驗(yàn)研究表明,滑動(dòng)軸承接觸角的極限是120°。當(dāng)滑動(dòng)軸承磨損到這一接觸角時(shí),液體潤(rùn)滑就要破壞。因此在不影響滑動(dòng)軸承受壓條件的前提下,接觸角愈小愈好。
從摩擦力矩的理論分析,當(dāng)接觸角為60°時(shí),摩擦力矩**小,因此建議,對(duì)轉(zhuǎn)速高于500r/min的滑動(dòng)軸承,接觸角采用60°,轉(zhuǎn)速低于500r/min的滑動(dòng)軸承,接觸角可以采用90°,也可以采用60°。
3、接觸點(diǎn)
軸頸與滑動(dòng)軸承表面的實(shí)際接觸情況,可用單位面積上的實(shí)際接觸點(diǎn)數(shù)來表示。接觸點(diǎn)愈多、愈細(xì)、愈均勻,表示滑動(dòng)軸承刮研的愈好,反之,則表示滑動(dòng)軸承刮研的不好。一般說來接觸點(diǎn)愈細(xì)密愈多,刮研難度也愈大。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)滑動(dòng)軸承的性能和工作條件來確定接觸點(diǎn)。
如何進(jìn)行軸承與軸配合的檢測(cè)
軸承與軸的配合間隙必須合適,徑向間隙的檢測(cè)可采用下列方法。
1、塞尺檢測(cè)法
對(duì)于直徑較大的軸承,間隙較大,宜用較窄的塞尺直接檢測(cè)。對(duì)于直徑較小的軸承,間隙較小,不便用塞尺測(cè)量,但軸承的側(cè)隙,必須用厚度適當(dāng)?shù)娜邷y(cè)量。
2、壓鉛檢測(cè)法
用壓鉛法檢測(cè)軸承間隙較用塞尺檢測(cè)準(zhǔn)確,但較費(fèi)事。檢測(cè)所用的鉛絲應(yīng)當(dāng)柔軟,直徑不宜太大或太小,**理想的直徑為間隙的1.5~2倍,實(shí)際工作中通常用軟鉛絲進(jìn)行檢測(cè)。
檢測(cè)時(shí),先把軸承蓋打開,選用適當(dāng)直徑的鉛絲,將其截成15~40毫米長(zhǎng)的小段,放在軸頸上及上下軸承分界面處,蓋上軸承蓋,按規(guī)定扭矩?cái)Q緊固定螺栓,然后再擰松螺栓。取下軸承蓋,用千分尺檢測(cè)壓扁的鉛絲厚度,求出軸承頂間隙的平均值。
若頂隙太小,可在上、下瓦結(jié)合面上加墊。若太大,則減墊、刮研或重新澆瓦。
軸瓦緊力的調(diào)整:為了防止軸瓦在工作過程中可能發(fā)生的轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向移動(dòng),除了配合過盈和止動(dòng)零件外,軸瓦還必須用軸承蓋來壓緊,測(cè)量方法與測(cè)頂隙方法一樣,測(cè)出軟鉛絲厚度外,可用計(jì)算出軸瓦緊力(用軸瓦壓縮后的彈性變形量來表示)
一般軸瓦壓緊力在0.02~0.04毫米。如果壓緊力不符合標(biāo)準(zhǔn),則可用增減軸承與軸承座接合面處的墊片厚度的方法來調(diào)整,瓦背不許加墊。
滑動(dòng)軸承除了要保證徑向間隙以外,還應(yīng)該保證軸向間隙。檢測(cè)軸向間隙時(shí),將軸移至一個(gè)極端位置,然后用塞尺或百分表測(cè)量軸從一個(gè)極端位置至另一個(gè)極端位置的竄動(dòng)量即軸向間隙。
當(dāng)滑動(dòng)軸承的間隙不符合規(guī)定時(shí),應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)開式軸承經(jīng)常采用墊片調(diào)整徑向間隙(頂間隙)。