固體自潤(rùn)滑軸承在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用范文

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摘要:煤礦機(jī)械因使用環(huán)境特殊、使用工況惡劣以及本身結(jié)構(gòu)緊湊，給設(shè)備的使用維護(hù)增加了難度。固體自潤(rùn)滑軸承綜合了金屬基體和自潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，突破了一般軸承靠潤(rùn)滑油的局限性，可以充分的應(yīng)用到煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)制造當(dāng)中，具體解決了機(jī)構(gòu)中要求抗重載、抗污染、耐磨性好與機(jī)構(gòu)因長(zhǎng)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)、潤(rùn)滑條件不佳所帶來(lái)的矛盾，也為煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)選型提供了一定參考。

關(guān)鍵詞:固體自潤(rùn)滑軸承;煤礦機(jī)械;潤(rùn)滑

0引言

煤礦機(jī)械因其使用環(huán)境的特殊性，其設(shè)備各鉸點(diǎn)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期處于重載荷或沖擊載荷中，啟動(dòng)頻繁或啟動(dòng)負(fù)荷高，且長(zhǎng)期在環(huán)境惡劣、污染嚴(yán)重的條件下使用，受工作環(huán)境或機(jī)械結(jié)構(gòu)空間限制，難以供油潤(rùn)滑，以至于工作機(jī)構(gòu)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鉸接銹蝕抱死、機(jī)構(gòu)失效等問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作，增加了維護(hù)維修難度。為此，具體介紹了固體自潤(rùn)滑軸承的特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了該軸承在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)及應(yīng)用中的計(jì)算和裝配要求，為煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)選型提供了一定的參考。

1固體自潤(rùn)滑軸承原理及其特點(diǎn)

1．1基本原理

固體自潤(rùn)滑軸承是在滑動(dòng)軸承基體的金屬摩擦面上布置排列有序、大小適當(dāng)?shù)目籽ǎ⒃诳籽ㄖ星度刖哂歇?dú)特自潤(rùn)滑性能的成型固體潤(rùn)滑劑而制成的固體自潤(rùn)滑軸承，如圖1所示。固體潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑面積一般為摩擦面積的25%～35%。該種類型軸承綜合了金屬基體和自潤(rùn)滑材料的優(yōu)點(diǎn)，突破了一般軸承依靠潤(rùn)滑油的局限性。固體自潤(rùn)滑軸承比較常用的材料有高強(qiáng)黃銅合金、錫青銅、鋁鐵青銅等等;嵌入的固體潤(rùn)滑材料主要有兩大品種:一種為人工石墨、天然黑鉛、MoS2合成，另一種以PTFE(聚四氟乙烯)為基體合成［1］。

1．2主要特點(diǎn)

固體自潤(rùn)滑軸承特別適用于低速、重載、高溫、無(wú)油、污染以及在水中而無(wú)法加注潤(rùn)滑油脂的特殊工況條件下使用，能有效減弱摩擦副金屬間的直接接觸，減小重啟動(dòng)阻力，即使在很高的載荷下也能形成很好的固體潤(rùn)滑膜，從而實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑效果［2］。主要特點(diǎn)為:1)相比傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、設(shè)計(jì)靈活、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。2)有適量的彈塑性，能將應(yīng)力分布在較寬的接觸面上，提高軸承的承載能力。3)往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、啟動(dòng)停止頻繁等油膜難以形成的場(chǎng)所，可發(fā)揮優(yōu)越的耐磨性。4)靜動(dòng)摩擦因數(shù)相近，能消除低速下的爬行，從而保證機(jī)械的工作精度。5)能使機(jī)械減少振動(dòng)、降低噪聲、防止污染，改善勞動(dòng)條件。6)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中能形成轉(zhuǎn)移膜，起到保護(hù)對(duì)磨軸的作用，無(wú)咬軸現(xiàn)象。

2固體自潤(rùn)滑軸承在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

由于煤礦機(jī)械因使用環(huán)境的特殊性，使用工況的惡劣以及本身結(jié)構(gòu)的緊湊性，給設(shè)備的使用維護(hù)帶來(lái)很大的不便。而固體自潤(rùn)滑軸承可以充分的應(yīng)用到煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)制造當(dāng)中，例如:在結(jié)構(gòu)緊湊的減速器行星輪組件中應(yīng)用，在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)且不便潤(rùn)滑的滑架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中應(yīng)用，還有在長(zhǎng)時(shí)間工作且數(shù)量巨大的帶式輸送機(jī)托輥上應(yīng)用等，如圖2所示。固體自潤(rùn)滑軸承的選用，能很好地解決上述機(jī)構(gòu)中要求零部件的耐磨、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)以及外界潤(rùn)滑條件不佳所帶來(lái)的矛盾。

3固體自潤(rùn)滑軸承在煤礦機(jī)械中的設(shè)計(jì)

計(jì)算固體自潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)與一般滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)相比有其特殊要求。設(shè)計(jì)時(shí)主要校核其PV值是否滿足設(shè)計(jì)要求，以及配合選取和使用壽命內(nèi)的磨損分析。

3．1PV值的計(jì)算與校核

固體自潤(rùn)滑軸承的主要失效形式為過(guò)渡磨損，防止磨損失效的關(guān)鍵在于能否保證軸頸和固體軸承內(nèi)圈之間形成一層邊界油膜。為此，在設(shè)計(jì)計(jì)算自潤(rùn)滑軸承時(shí)要對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算［3］。

3．2軸承內(nèi)徑和寬度的確定

軸承的內(nèi)徑由所配合的軸的直徑d確定。軸承寬度L則由軸承允許的工作壓力P確定。

3．3軸承壁厚的確定

考慮固體自潤(rùn)滑軸承的熱膨脹、熱傳導(dǎo)以及機(jī)械強(qiáng)度的需要，其厚度只需滿足機(jī)械加工工藝的要求。

3．4軸承磨損分析

固體自潤(rùn)滑軸承的壽命，除急劇燒焦外，通常由軸承內(nèi)徑的磨損量來(lái)決定，磨損量主要受摩擦條件的影響，而摩擦又受承載、材質(zhì)、速度、雜質(zhì)、工作溫度、表面粗糙度、不同運(yùn)行方式以及所使用潤(rùn)滑劑等條件影響。

4固體自潤(rùn)滑軸承在煤礦機(jī)械中的裝配要求

4．1軸承外徑孔座的配合

固體自潤(rùn)滑軸承的外徑一般取r7，安裝座孔取H7的過(guò)盈配合，特殊情況，如果過(guò)盈配合壓裝有困難，則可取m7，但軸承兩端須加裝穩(wěn)釘固定。固體自潤(rùn)滑軸承的內(nèi)徑取E8，軸徑取d7(如果受到加工能力限制，可取d8或d9)，回轉(zhuǎn)精度要求高時(shí)可選e7。

4．2軸承的安裝

固體自潤(rùn)滑軸承一般為薄壁結(jié)構(gòu)，安裝方法不當(dāng)容易造成軸承變形，故裝配時(shí)建議采用如圖3所示的芯棒壓入，座孔入口應(yīng)有倒角，芯棒頭部應(yīng)光滑，芯棒直徑d應(yīng)小于軸承內(nèi)徑的0．2～0．3mm。

4．3軸承安裝后內(nèi)經(jīng)收縮量計(jì)算

當(dāng)固體自潤(rùn)滑軸承壓入座孔后，壓入時(shí)的壓力使軸承內(nèi)徑收縮，此時(shí)外徑的過(guò)盈量δ和內(nèi)徑的收縮量Δ之間的關(guān)系受座孔強(qiáng)度、材質(zhì)、表面粗糙度以及壓入方式等因素的影響發(fā)生變化。

4．4注意事項(xiàng)

1)裝配時(shí)軸承及安裝座和軸表面清理干凈，適當(dāng)涂抹潤(rùn)滑脂。2)裝配時(shí)應(yīng)緩慢壓入，嚴(yán)禁敲打，以免傷及軸承，引起變形。3)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)不同的工況及安裝部位選用不同的基體材質(zhì)，以提高機(jī)械性能。4)設(shè)計(jì)時(shí)在高承載、往復(fù)運(yùn)動(dòng)中應(yīng)使用螺釘固定軸承。

5結(jié)論

固體自潤(rùn)滑軸承因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載力強(qiáng)、高耐磨性、無(wú)需潤(rùn)滑的優(yōu)良特性，現(xiàn)已在煤礦機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。通過(guò)介紹了固體自潤(rùn)滑軸承在煤礦機(jī)械中的設(shè)計(jì)計(jì)算及裝配要求，為同行在固體自潤(rùn)滑軸承設(shè)計(jì)、選型方面提供一定的參考作用。

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作者：宋明江；李亭潔 單位：中國(guó)煤炭科工集團(tuán)