Prestandaegenskaper, applikationseffekter och tekniska applikationer av plast, gummi, keramik, grafit, metaller, metallplaster, plastlegeringar och tielimu
Abstrakt:Utveckling av vattensmorda lager har varit i frontlinjen för vetenskaplig forskning om högeffektiv energibesparing och miljöskydd av mekaniska drivsystem. Det blir en het plats för studier i många länder. Författarna studerade systematiskt de material som vanligtvis används i vattensmorda lager. Detta papper ex2 pounds egenskapskaraktärer och teknisk tillämpning av material som plast, gummi, keramik, grafit, mental, mental plast, plastlegering och ferreous mesua.
Nyckelord:vattensmörjning ; glidlager; material ; hingsty
0 Introduktion
Eftersom vatten är en vätska med låg viskositet är bärförmågan hos smörjvätskefilmen direkt proportionell mot viskositeten och omvänt proportionell mot kvadraten på filmtjockleken; Därför, när andra förhållanden är desamma, för att erhålla samma bärighet, är tjockleken på vattenfilmen endast 1 procent av tjockleken på oljefilmen Π 8. Vid denna tidpunkt är vattenfilmen svår att bilda och kan inte producera vätskesmörjningseffekten, vilket resulterar i den låga bärigheten hos det vattensmorda lagret. Dessutom kan det fungera under icke flytande smörjtillstånd, och det är lätt att skapa den ömsesidiga kontakten mellan lagerbussningen och axeln, vilket resulterar i vattenfri smörjning och torr friktion. Därför är prestandan hos vattensmord lagermaterial en viktig faktor för att bestämma dess arbetsprestanda och livslängd.
Jämfört med traditionella lager har vattensmorda lager stor skillnad i materialval, vilket främst beror på den stora förändringen av arbetsmedium. Huvudprestandan är att det traditionella lagret använder olja som smörjmedel, korrosionen av olja till metallmaterial är liten, och oljefilmen är lätt att forma, så dess urvalsområde är relativt brett, medan urvalet av material för vattensmorda lager måste ägna mer uppmärksamhet åt materials friktionsreduktion, slitstyrka och korrosionsbeständighet På 1960-talet, lagermaterial gjorda av trä material, som järnpäronträ och laminatmaterial, var populära. Dessa material var mycket meningsfulla ur perspektivet att spara metaller, särskilt icke-järnmetaller. Men med utvecklingen av samhället och ökad miljöskyddsmedvetenhet är de naturliga träresurserna också relativt begränsade, vilket tvingar oss att använda kemiska syntetiska material för ersättning, så det finns några andra material, såsom keramiska material, plastmaterial, gummimaterial, plastlegeringsmaterial och nylon. Olika material har använts inom tekniken. Följande är en kort jämförelse av deras prestandaegenskaper och användningseffekter.
1 Rundersökning av egenskaper hos vanligt använda vattensmorda lagermaterial
Enligt den teoretiska forskningen och praktiska tillämpningen inkluderar för närvarande de slitstarka materialen som används för att tillverka vattensmorda glidlager huvudsakligen gummi, plast, grafit, keramik, rostfritt stål, brons, cermet, metallplast, järnpäronträ och tygsandwich bakelit. De huvudsakliga prestandaegenskaperna jämförs och analyseras enligt följande.
1.1 plastmaterial
På grund av plasternas mångsidighet strömmar de in i det mekaniska området och används mer och mer allmänt Plastfriktionsdelar ersätter gradvis metallfriktionsdelar inom ett brett spektrum. För närvarande används fenolharts och fluorerad eten i stor utsträckning som plastmaterial i vatten smorda lager. Dessutom är polyeten, nylon, polytetrafluoreten och polyamid med ultrahög molekylvikt utmärkta vattensmorda lagermaterial.
De vattensmorda lagren av dessa material har goda mekaniska egenskaper och slitstyrka Plast är mjukare än metall. Om det finns föroreningar inbäddade i den är det inte lätt att skada det matchade skaftet. Det vill säga, plast har god inbäddningsförmåga mot främmande ämnen, vilket är särskilt lämpligt för friktionsdelar som arbetar under svåra förhållanden med nötande partiklar eller föroreningar, eftersom den kan undvika att repa slipmetallen På grund av dess smörjighet kan plast användas inte bara för vätskesmörjning men även för gränssmörjning Men som friktionsparmaterial har plast också sina nackdelar, främst dålig värmebeständighet. Så länge temperaturen höjs något, kommer de mekaniska egenskaperna att minska avsevärt, och dimensionsstabiliteten påverkas också avsevärt av temperaturen. Många tekniska plaster som fenolharts har vattenabsorption, och storleken ökad av vattensvällning kommer att påverka noggrannheten Dessutom, under inverkan av långvarig stress, kommer åldrande att inträffa och dess prestanda kommer att försämras. För dessa defekter av plast kan vi lägga till några tillsatser, förbättra processtekniken och optimera strukturen för att möta de specifika prestandakraven.
Syntetmaterial av fenolharts och syntetmaterial av polyesterharts är internationellt allmänt använda vattensmorda (eller oljesmorda) lagermaterial. Det förra representeras av Cylon-materialet tillverkat i Kanada, medan det senare representeras av weigaoer-materialet (även känt som versico) tillverkat i Sydafrika Jämfört med de två materialen är polyesterhartsens omfattande egenskaper bättre än fenolhartsen. Som lagermaterial har syntetmaterial av polyesterharts värdefull dimensionsstabilitet. Detta material har utmärkt vattenbeständighet och har inte problemet med vattenabsorption och expansion. Efter blötläggning i vatten bibehåller den fortfarande sin ursprungliga styrka, hårdhet och slitstyrka och kan fungera normalt i vatten som innehåller sediment Fenolhartskompositmaterial har 1,5 procent vattenabsorptionsutvidgningshastighet. Dessutom är den linjära expansionskoefficienten för polyesterharts mindre än så. av fenolharts, vilket är 2,5 - 4 gånger Eftersom den termiska expansionskoefficienten för fenolhartskompositmaterial är för stor och det finns en viss vattenabsorptionsexpansion, krävs ett stort driftsspel i lagerkonstruktionen för att lämna utrymme för termisk expansion och vattenexpansion i lagerdriften.
Polyeten med ultrahög molekylvikt (UHMWPE) är en ny typ av teknisk plast, som har egenskaperna för giftfri, icke-förorening, återvinningsbar och annat miljöskydd. Den har använts i stor utsträckning och gradvis använts i vattensmorda lager. Dess slitstyrka är den första av plast, flera gånger mer än kolstål och mässing. Slaghållfastheten är den högsta i befintlig plast, även vid - 70 grad, den har fortfarande hög slaghållfasthet Den har bra självsmörjande prestanda och låg friktionskoefficient, vilket är jämförbart med PTFE Vattenabsorptionen av UHMWPE är den minsta bland tekniska plaster.
1.2 gummimaterial
Idén med gummi som ett friktionsparmaterial har överraskat många experter Som ett unikt material kännetecknas gummi av stor deformation under vissa förhållanden och nästan fullständig återhämtning efter att deformationskraften eliminerats. Speciellt när gummi smörjs med vatten är dess friktionskoefficient kraftigt reducerad Gummilager är ett slags icke-metalliskt syntetmateriallager som används tidigare.
Jämfört med andra lager gjorda av flera material har vattensmorda kompositgummilager speciella fördelar: för det första har gummi bra inbäddning i främmande ämnen. Under de dåliga förhållandena med slipande partiklar eller föroreningar minskar det slitaget av gummilager kraftigt, förbättrar dess slitstyrka och kan förlänga livslängden för vattensmorda lager. För det andra har gummilagret god stötdämpning och slaghållfasthet och kan anpassa sig. för att och bromsa axelvibrationen orsakad av axelavbrott och förskjutning. För det tredje, på grund av gummits elastiska deformation, kan kontaktytan mellan axeltappen och lagret ökas relativt, och det specifika trycket i lagret kan minskas i motsvarande grad. , vatten är det mest idealiska smörjmedlet för gummi. Denna upptäckt har framgångsrikt tillämpats på utvecklingen av vattensmorda gummilager för att ersätta de traditionella metalllagren i marina framdrivningssystem, och har använts i stor utsträckning i ett stort antal anläggningar som vattenpumpar, vattenturbiner, tvättmaskiner för marina propelleraxel, bevattnings- och dräneringsmaskiner och marina maskiner För det femte är priset på gummilager relativt lågt, och det är pålitligt och föroreningsfritt. Därför har priset på gummilager blivit ett av de viktigaste lagren som används i vatten - smorda fartyg hemma och utomlands.
Men som ett friktionsparmaterial har gummi också sina nackdelar, främst dålig torrkörningsprestanda, och lätt att bära och bränna vid låg hastighet och frekvent uppstart. Samtidigt, på grund av den stora deformationen av gummimaterial, är löpnoggrannheten. inte hög Den har dålig högtemperaturbeständighet och liten bärighet och är i allmänhet endast lämplig för att transportera rent vatten med normal temperatur med liten belastning och komplexa lagersystempåkänningar. baserade på gummimaterial förbättras gradvis, och de vattensmorda lagren gjorda av gummimaterial har gradvis kunnat användas under medelbelastningsförhållanden. BTG plastlegeringsmaterial som studeras i denna uppsats har utvecklats på denna grund. Affiniteten mellan gummimaterial och vatten, bärförmåga och självsmörjande egenskaper hos gummimaterial kan förbättras genom att tillsätta motsvarande tillsatser.
1.3 keramiska material
Vattensmorda lager tillverkade av keramiska och keramiska material som kiselkarbid, kiselnitrid och volframkarbid i keramik har utmärkta egenskaper som hög hårdhet, hög temperaturbeständighet, slitstyrka, kemisk korrosionsbeständighet, hög hållfasthet, oxidationsbeständighet och liten värmeutvidgningskoefficient , och har breda tillämpningsmöjligheter. Dessa utmärkta materialegenskaper är inte tillgängliga i vanliga metallmaterial, polymerer och deras kompositer. Därför är detta material särskilt lämpligt för speciella tillfällen som hög temperatur, hög hastighet, starkt magnetfält och korrosiv miljö, och kan också fungera i speciella medier som havsvatten. Samtidigt kan det fungera normalt även utan smörjning. bearbetbarhet, vilket gör att dess friktionsyta har bra löpning Den har en hög driftstemperatur och den tillämpliga temperaturen kan nå 400 grader ~ 500 grader.
Den är dock skör och har dålig antivibrationsprestanda, särskilt dess dåliga inbäddningsprestanda för slipande partiklar. När de nötande partiklarna väl kommer in mellan axeln och lagerytan är det lätt att orsaka allvarligt nötande slitage mellan axeln och lagerytan. Eftersom hårdheten hos keramik är högre än för vanliga metaller, är slitaget på axeln allvarligare än lagret, så dess tillämpning i lagret är till stor del begränsad. Sprödhet och låg slaghållfasthet är de dödliga svagheterna hos keramiska material. Om detta problem kan lösas väl kommer det att vara ett idealiskt högtemperaturstrukturmaterial, som är känt som "drömmen om material".
1,4 grafitmaterial
Grafit är ett slags material med bra självsmörjande prestanda och låg friktionskoefficient. Under vattensmörjning kan den maximala belastningen nå 50 kgf / cm2 och glidhastigheten kan nå 4m / s Grafitlager har hög termisk stabilitet och korrosionsbeständighet i syra- och alkalilösningar och kan upprätthålla självsmörjande prestanda i ett brett temperaturområde från { {5}} grad till plus 600 grader Det vattensmorda lagret är tillverkat av grafit impregnerad med fenolharts, som är röd hylsa i den tunnväggiga bussningen av austenitiskt stål, och bildar ett lagerpar med den roterande austenitiska stålaxeln besprutad med hård legering, så den har en relativt idealisk driftprestanda under förutsättning att vattentemperaturen inte överstiger 80 grader.
Bland grafitmaterialen finns ett slags material med bättre slitstyrka - kiselgjord grafit. Kiselifierad grafit är ett kolkompositmaterial av kiselkarbid bildat genom silicifiering av kolgrafitmatrismaterial. Detta material har inte bara egenskaperna för självsmörjning, god ledningsförmåga och värmeledningsförmåga, värmechockbeständighet och högtemperaturhållfasthet hos kolgrafitmaterial, utan har också fördelarna med hög hårdhet, oxidationsbeständighet och korrosionsbeständighet hos kiselkarbid Den är lämplig för axiallager och radiallager för centrifugalpumpar, korrosionspumpar och dränkbara elektriska pumpar.
1,5 metallmaterial
Enligt egenskaperna hos metallmaterial är den elastiska koefficienten stor och hårdheten hög, så buffringsegenskapen att ladda är dålig och det är svårt att bilda vattenfilm, som inte är lämplig för vätskesmörjning. Metall och vatten reagerar för att bildas oxider, men dessa oxider har inte bara någon effekt på smörjningen, utan har också negativa effekter. Det är svårt att uppnå syftet med vattensmörjning endast genom att använda en enda metall. Men på grund av sin goda slitstyrka kan den också användas under villkoren av blandade olika sorter, så detta lager har använts i stor utsträckning under gränssmörjningsförhållandena med hög belastning och låg hastighet.
På grund av korrosion av metaller är de flesta metaller som används som glidlager under vatten brons, höghållfast mässing och aluminiumbrons. På grund av korrosion på axeln måste rostfritt stål och krompläterade axelmaterial användas. Dessutom måste den elektrokemiska korrosion som orsakas av kontakt av olika metaller i vattenelektrolyt måste övervägas fullt ut.
1,6 metall plast kompositmaterial
Metallplastlager är en ny typ av vattensmorda lager, som har fördelarna med hög hållfasthet och värmeledningsförmåga hos metall, hög slitstyrka, korrosionsbeständighet och självsmörjning av plast Även om det inte har använts på länge, visar det bra prestanda Enligt olika användningskrav och miljöförhållanden kan olika material och olika tillverkningsprocesser användas. Enligt de praktiska resultaten kan metallplastlagret av brons och polytetrafluoreten arbeta vid en vattentemperatur på högst 250 grader, ett tryck på högst 3Mpa och en glidhastighet på högst 12,5 m Π Det fungerar normalt under villkoren S. På förutsättningen av korrekt strukturell design kan lagret bilda ett friktionspar med axelns yta av rostfritt stål efter förkromning, nitrering eller oxidationsbehandling, och kan få bättre serviceeffekt.
1,7 BTG plastlegeringsmaterial
BTG plastlegeringsmaterial är ett nytt material som utvecklats gemensamt av Chongqing University och Chongqing Pentium Science and Technology Development Co., Ltd. för att förbättra smörjprestanda och bärförmåga hos vattensmorda lager. Det är ett slags plastlegeringsmaterial baserat på gummimaterial, lägga till olika fyllmedel, acceleratorer och andra ämnen Den har utmärkt vibrationsabsorberande prestanda, bra bearbetningsprestanda, bra friktions- och slitageprestanda, antinötande slitageprestanda, utmattningsslitageprestanda, etc., speciellt dess kemiska egenskaper är stabila.
1.8 Tieli trä
Tieliwood är en naturlig trädart med ursprung i Sydamerika, med tät, hård och hög relativ densitet Tielimu innehåller 26 procent harts, 28 procent hartsjuice, 1 procent hårt harts och 0,8 procent bitter svett Svetten som finns i Tieli trä kan bilda emulsionsvätska med vatten på grund av friktionsvärmeeffekten, som har självsmörjande effekt. Men om detta exsudat är för mycket kommer det att orsaka lagervidhäftningsfel. Det har använts flitigt i akterrörslager på marina fartyg, men dess nackdel är att det inte är lämpligt för fartyg som ofta seglar i vattnen med mer sediment. Eftersom Tieli-trä är trä, har det vissa vattensvällande egenskaper, så det är nödvändigt att vara uppmärksam på storleksförändringen som orsakas av svullnad På grund av den ökande bristen på resurser är tillgången på råvaror av tielimu mycket snäv och priset är dyrt. , så länder försöker hitta dess substitut.
Tielimu har använts som lagermaterial för akterrör under lång tid, och det används fortfarande på små och medelstora fartyg på mindre än 10 000 ton. Det kan inte fungera under tillstånd av vätskeavbrott, så det används mindre i pumpar för närvarande.
2 Aanvändning av vattensmorda lagermaterial
Sedan mitten av-1980talet har Kina antagit vattensmorda lager i marina centrifugalpumpar och axialflödespumpar. I slutet av 1980-talet har teoretiska undersökningar och experimentell forskning inom detta område genomförts. Från 1950-talet till början av 1960-talet, i den inhemska vertikala tvåstegs marina havsvattenbrandsläckningsstrukturen, användes det integrerade eller inbäddade järnpäronvedet. att tillverka vattensmorda lager I början av 1960-talet, i strukturen av marin vertikal brandbekämpning och masterpump, användes integrerade eller inbäddade nylon 1010 eller polytetrafluoroetylen vattensmorda lager successivt. Från början av 1960-talet till slutet av 1970-talet användes grafit och impregnerad sten används för att smörja lager och axiallager i marina pumpkonstruktioner Sedan mitten av-1970-talet har metallplastlager använts i stor utsträckning och blivit populärt i civila och marina kraftverkspannans matningspumpar och cirkulationspumpstrukturer och många andra marina pumpkonstruktioner. i mitten av-1980talet har det första designinstitutet vid den andra maskinavdelningen designat vattensmorda lager för kärnkraftspumpar, fenolplast vattensmorda lager för stora vertikala axialflödespumpar i Jiangdu No.3 station, och vattensmord plasttryckkraft lager för dränkbara elektriska pumpar Vissa av axiallager och styrlager i specialmotorer i Kina använder också silicified grafitmaterial.
Redan på 1970-talet utfördes djupgående forskning om vattensmorda lagermaterial i Storbritannien, Tyskland, Japan och många andra länder. Hayward Taylors företag i Storbritannien har antagit vattensmorda glidlager i strukturen av en packlös pump. Axelmaterialet är martensitiskt rostfritt stål eller krompläterat på ytan av kolstål, och lagerbussningsmaterialet är asbestfyllt fenolharts. Användningseffekten är bra Vickers och Michell från Tyskland använder vattensmorda gummilager i djupa brunnspumpar och dränkbara pumpar, det vill säga gummimaterial används som lagerskålar. Thomson golden Co., Ltd. i Kanada antar ett vattensmörjsystem i stödet av fartygets akteraxel, och ett lager av polymermaterial är sammansatt på det rostfria stållagret som lagerbussning. I Japan används vattensmorda lager i stor utsträckning i centrifugalpumpar och marina centrifugalpumpar, och fristående vattensmorda lager används i extra pannmatningspumpar för stora tankfartyg med förbränningsmotorer. Lagerskalen är gjorda av uppkolade legeringar. Toshiba har också utvecklat pumpvattensmorda lager för turbogeneratorer och hydrogeneratorer De flesta vattensmorda axial- och styrlagren i kärnkraftverkens huvudpumpar i Ryssland är gjorda av kiselgjord grafit.
3 Cinklusive anmärkningar
Enligt egenskaperna hos vattensmorda lager påpekas några vanliga konstruktionsmaterial och prestandaegenskaper för vattensmorda lager. För att säkerställa normal drift av lagret och få det att ha tillräcklig livslängd, lagermaterialet och dess yttillstånd bör väljas korrekt. Alla material som kan användas kan dock inte vara perfekta och kan inte helt uppfylla kraven för vattensmorda lager. Dessutom är dess tillämpbarhet nära relaterad till lagrets specifika struktur, smörjsystemets tillstånd och arbetsförhållandena. Därför bör en omfattande analys och övergripande övervägande göras vid valet.
Mer om Marginell Själv - Smörjande lager:
Som en specialiserad tillverkare av självsmörjande lager och bussningar ägnar Marginal Bearing sig åt att forska och producera nya självsmörjande lagermaterial.
Självsmörjande lager, som namnet antyder, ger sin egen smörjning under drift utan att kräva applicering av fett eller oljesmörjmedel. På grund av detta kallas även självsmörjande lager som underhållsfria eller fettfria lager eftersom de inte kräver eftersmörjning eller fett.
En viktig skillnad att göra är att självsmörjande lager inte är lager som kommer med fett eller oljesmörjmedel i förväg.– dessa lager kallas istället försmorda lager. Försmorda lager kommer att kräva eftersmörjning någon gång under deras livslängd.
Självsmörjande lager fungerar genom att smörjmedel är impregnerat i lagrets glidande lager. Detta smörjmedel kan antingen vara flytande (olja) eller fast (grafit, MoS2, bly) baserat på applikationens krav (som drifttemperatur). När lagret fungerar frigörs smörjmedlet genom porerna i det glidande lagret, vilket smörjer lagerytan. Smörjmedlet är likformigt fördelat genom det glidande lagret och sålunda finns det ingen minskning av lågfriktionslagerprestanda, även om det glidande lagret blir slitet. A"körs i" ytan är vanligtvis också inkluderad i toppen av glidskiktet för att ge lågfriktionslagerprestanda vid start innan det impregnerade smörjmedlet når lagerytan.
