Egenskaper, utvecklingsstatus och tribologiska forskningsframsteg för vattensmorda lager
Sammanfattning: Genom att lista egenskaperna hos vattensmörjande lager och egenskaperna hos de material som används i vattensmörjande lager såsom metall, plast, keramik och gummi, analyserades tendensen hos vattensmörjande lager och utvecklingen av studien om friktion. Och den ger också en introduktion till tekniken om hur man använder vatten, istället för olja, som smörjmedel, och hur man använder icke-metall som material för frik2tionsmellanaxeln i vattensmörjande lager.
Nyckelord:vattensmörjande lager ; friktionsmellanaxel ; smörjmedel
0 Förord
Under de senaste åren har människor gradvis insett att skydd av miljön och energibesparing är av stor betydelse för mänsklighetens hållbara utveckling. Därför blir rösten för att utveckla nya energibesparande och föroreningsfria produkter högre och högre. Vattensmorda lager har stor utvecklingspotential inom detta område. Det vattensmorda lagret använder vatten som smörj- och arbetsmedium, vilket minskar miljöföroreningarna som orsakas av det traditionella lagret som använder olja som smörjmedel och kan spara mycket olja; Dessutom har vatten fördelarna av ingen förorening, breda källor, säkerhet och flamskydd. Den kan användas för att ersätta olja vid många tillfällen. Det är ett slags smörjmedel med breda utvecklingsmöjligheter. Därför har vattensmorda lager blivit föremål för uppmärksamhet i världen.
1 Cegenskaper hos vattensmorda lager
Enligt den traditionella synvinkeln är smörjtillståndet uppdelat i hydrodynamisk smörjning, hydrostatisk smörjning, elastisk hydrodynamisk smörjning, gränssmörjning och torrfriktion. Eftersom vattnets viskositet är mycket låg är den bara 1 Π 100~1 Π 20. Smörjmedel med låg viskositet har fördelarna med lågt friktionsmotstånd och låg friktionskoefficient, men vattenfilmens bärförmåga är mycket lägre än oljefilmens. och det är svårt att bilda hydrodynamisk smörjning. Det antas allmänt att vätskesmörjning endast kan bildas under lämpliga förhållanden med hög hastighet och låg belastning. Men när start- och stopphastigheten ändras är lagret ofta i ett tillstånd av gränssmörjning och torr friktion. Därför krävs det vattensmorda materialet för att kunna fungera säkert under villkoren för gränssmörjning och torrfriktion och ha en låg friktionskoefficient.
Fördelar med vattensmorda lager: ① låg inköps- och användningskostnad. Det finns rikliga vattenresurser på jorden. Att använda vatten istället för olja som smörjmedel sparar inte bara energi, utan sparar också kostnader och besvär som krävs för att köpa, transportera och lagra olja. ② Miljövänlig. Föroreningen av mineralolja som smörjmedel för miljön är ett allvarligt problem känt för alla. Den läckta oljan gör luften full av lukt, och arbetsmiljön och den omgivande miljön blir dålig. Den använda spillvätskan måste återvinnas och behandlas; Vatten används som smörjmedel för friktionsparet och arbetsplatsen är ren utan att skada miljön. Eftersom den specifika värmen för vatten är stor är kyleffekten för friktionsuppvärmning bättre än för olja. ③ Lätt att underhålla. Underhållet av friktionsparsystemet med vatten som medium är mycket bekvämt, och rengörings- och underhållskostnaderna är lägre än för oljemediesystemet.
Nackdelar med vattensmorda lager: ① På grund av vattnets låga kokpunkt kan vattensmorda lager inte användas i högtemperaturmiljöer. ② Vatten, särskilt havsvatten, har stark korrosionseffekt. Konduktiviteten hos rent vatten är hundratals miljoner eller till och med tiotals miljarder gånger högre än för vanlig smörjolja. Det kan orsaka elektrokemisk korrosion av de flesta metallmaterial och kemisk åldring av polymerkemiska material. ③ Vattenförångningstrycket är högt och kavitation är lätt att uppstå i vattensmörjsystemet, så att materialet eroderas.
2 Material av vattensmord lager
De vanligaste materialen i vattensmorda lager inkluderar metall, plast, gummi, keramik och så vidare. Huvuddrag:
(1) Enligt egenskaperna hos metallmaterial är elasticitetskoefficienten och hårdheten hos metallmaterial höga, så buffringsegenskapen att ladda är dålig och det är svårt att bilda vattenfilm, som inte är lämplig för vätskesmörjningsförhållanden. Denna typ av lager har emellertid använts i stor utsträckning under gränssmörjningsförhållandena med hög belastning och låg hastighet. På grund av sin goda slitstyrka används den flitigt vid tillfällen där diverse blandas.
Under reaktionen mellan metall och vatten kommer oxider att bildas, men dessa oxider har inte bara någon effekt på smörjningen, utan har också negativa effekter. Därför kan det inte förväntas att smörjeffekten genereras av vatten. För att utföra självsmörjning måste andra fasta smörjmedel än vatten användas, och det är svårt att uppnå syftet endast genom att använda enstaka metaller.
På grund av korrosion av metaller är metallerna som används som glidlager under vatten mestadels brons, höghållfast mässing och aluminiumbrons. Eftersom korrosion även förekommer på axeln måste rostfritt stål och förkromade axelmaterial användas. Dessutom måste den elektrokemiska korrosion som orsakas av kontakten mellan olika metaller i elektrolyten av vatten beaktas fullt ut.
(2) Plastmaterial: Fenolhartslager och fluorerade etenhartslager är de mest använda plastmaterialen i vattenglidande lager. Det finns många typer av plastlager förutom dessa två typer. På grund av olika material är vattnets smörjprestanda också olika. Under vattenförhållanden hindrar många material bildandet av rörlig film i den roterande axeln och påverkar smörjeffekten på grund av vattnets verkan. Därför är friktionen och slitaget större än i atmosfären. Om plasten eller dess fyllmedel har en god affinitet med vatten, visar den utmärkt smörjighet.
Å andra sidan, på grund av dess smörjbarhet, kan plastmaterial användas inte bara i vätskesmörjningsförhållanden, utan också i gränssmörjningsförhållanden. När det gäller storlek, på grund av vattenabsorptionen av fenolharts, måste uppmärksamhet fästas vid storleksproblemet som orsakas av vattensvällning.
(3) Keramiska material Keramiska material har utmärkta egenskaper såsom hög temperaturbeständighet, nötningsbeständighet, kemisk korrosionsbeständighet, hög hållfasthet, hög hårdhet, oxidationsbeständighet och låg termisk expansionskoefficient. Dessa utmärkta materialegenskaper är inte tillgängliga i vanliga metallmaterial, polymerer och deras kompositer. De kan användas vid speciella tillfällen som hög temperatur, hög hastighet, starkt magnetfält och korrosiv miljö, och kan även fungera i speciella medier som havsvatten. Men keramiska material har också sin dödliga svaghet sprödhet, vilket begränsar dess tillämpning i struktur.
(4) Gummilager med gummilagerbussning används huvudsakligen i vattenturbin, vattenpump, marin propelleraxel och turbodrill. Gummilagret kan motstå nötningseffekten av fasta partiklar som flyter i vattnet. Om dessa partiklar faller mellan metallaxeln och gummilagret kommer axeln att trycka in dem i det elastiska gummilagermaterialet och sedan rulla dem till närmaste vattentank längs rotationsriktningen och sköljas bort av vattnet. På grund av den goda inbäddningen av gummi i främmande ämnen, minskar slitaget av gummilager kraftigt under de dåliga förhållandena där det finns nötande partiklar eller föroreningar. Vattensmorda gummifriktionspar har många fördelar, såsom lång livslängd, låg kostnad, ingen förorening, hög vibrationsdämpning och slagtålighet. Men som ett friktionsmaterial har gummi också sina nackdelar, främst dålig torrkörningsprestanda, lätt att bära och bränna vid låg hastighet och frekvent uppstart; Samtidigt, på grund av den stora deformationen av gummimaterial, är driftnoggrannheten inte hög. Affiniteten mellan gummimaterial och vatten, bärförmågan och den självsmörjande egenskapen hos gummimaterial kan förbättras genom att tillsätta motsvarande tillsatser.
3 Dutvecklingsstatus och tribologiska forskningsframsteg för vattensmorda lager
Sedan slutet av 1940-talet har det forna Sovjetunionen bedrivit djupgående forskning om egenskaperna och materialen hos hydrostatiska lager och hydrodynamiska lager som använder vatten som smörjvätska. Storbritannien, Tyskland, Japan och många andra länder har också gjort mycket arbete i forskningen om vattensmorda lager. Bland dem är Japans hydrauliska transmissionsteknik för havsvatten mycket avancerad, och en komplett uppsättning hydraulsystem under 12 km djupt vatten har tillverkats; Hamburgs tekniska universitet i Tyskland har studerat keramiska friktionspar. Axiella kolvpumpens glidskor, cylinderblock och stödplatta är gjorda av keramiska material, och smörjmedlet och arbetsmediet är gjorda av vatten.
Sedan mitten av-1950talet har vattensmorda lager använts i marina centrifugalpumpar och axialflödespumpar i Kina. I början av 1960-talet har teoretiska utforskningar och experimentell forskning inom detta område genomförts. För närvarande är de vattensmorda lagren som används i Kina fortfarande relativt få. Till exempel är de flesta vattensmorda gummilager som används i pumpar tillverkade genom att introducera teknologi från Tyskland och summera erfarenhetsparametrar genom modelltester, jämförelse- och utvärderingstester. Det finns få inhemska tillverkare, och konsortiet som bildas av Shenyang Sliding Bearing Research Institute och Xi'an Jiaotong University smörjningsteori och Bearing Research Institute har gjort några användbara utforskningar i detta avseende. Professor Wang Jiaxu och professor Qin Datong från State Key Laboratory för mekanisk transmission vid Chongqing University har gjort djupgående forskning om vattensmorda gummilager och plastlager. De har genomfört ett stort antal friktionsprestandatester av gummi och plast på friktions- och slitagetestmaskinen, erhållit de tribologiska egenskaperna under olika vattenkvalitet och olika arbetsförhållanden och bestämt effekterna av belastning, rotationshastighet, gångtid och spelrum på friktionskoefficienten och slitagemängden. Professor Wang Youqiang och professor Yang Chengren från Qingdao Institute of Architecture and Engineering utförde experimentell forskning och teoretiska och numeriska beräkningar på det åtta längsgående spåret vattensmorda gummilagret som tillverkats av Shenyang vattenpumpsfabrik, erhöll en kurva för friktionskoefficienten varierande med belastning, hastighet , temperatur och spelrum, analyserade systematiskt dess smörjmekanism och interna lagar, och lade fram några förbättringsåtgärder för att minska friktionsförluster och kontrollera friktionsprocessen. De optimala designparametrarna och applikationsområdet för lagret bestäms. Dr. Duan Fangli från Chongqing University studerade smörjmekanismen för vattensmorda gummilager och utförde beräkningar av vätskesmörjning.
Det finns fortfarande många problem att studera i vattensmorda lager: i teorin bör gränssmörjning och vätskesmörjningsteorin för glidlager förbättras ytterligare; Den tribologiska mekanismen för vattensmorda friktionspar av olika material under gränssmörjning och torrfriktion och metoden för att minska friktionen avslöjas; Förbättringen av bärförmågan hos vattensmorda friktionspar. När det gäller applikationer kommer vattensmorda lager att förändra vissa mekaniska mekanismer som arbetar i tuffa miljöer, såsom pumpar och fläktar, vilket kommer att förenkla konstruktion, tillverkning, installation och underhåll av dessa mekaniska strukturer, förbättra livslängden och produktionseffektiviteten och spara ädla icke-järnmetaller. Dess ekonomiska och sociala fördelar är mycket betydande. Man tror att forskningen och tillämpningen av vattensmorda lager inom en snar framtid kommer att utvecklas avsevärt.
Mer om Marginal 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.
