| 美國MPIF標(biāo)準(zhǔn)35“粉末冶金自潤滑軸承材料標(biāo)準(zhǔn)”
編者按:軸承是機(jī)電工業(yè)的一類重要通用基礎(chǔ)件,據(jù)中國機(jī)電日報(bào)2000年1月19日第6版報(bào)道,2000年我國滾動(dòng)軸承的總生產(chǎn)能力為23億套,其中中小尺寸普通級(jí)滾動(dòng)軸承可達(dá)21億套。但很少有人注意到,據(jù)初步估計(jì),我國微小型粉末冶金自潤滑軸承,即含油軸承,1999年銷售量已超過20億只,且大部分銷往國外。全世界微小型含油軸承年產(chǎn)量已近百億只。為適應(yīng)我國粉末冶金含油軸承生產(chǎn)發(fā)展需要,特向有關(guān)生產(chǎn)廠家與用戶推薦美國ＭＰＩＦ標(biāo)準(zhǔn)35《粉末冶金自潤滑軸承材料標(biāo)準(zhǔn)》1998年版。這是國內(nèi)外最新的《粉末冶金自潤滑軸承材料標(biāo)準(zhǔn)》,值得研究與借鑒。
軸承可定義為一種在其中有另外一種元件(諸如軸頸或桿)旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)的機(jī)械零件。依據(jù)軸承工作時(shí)摩擦的型式,它們又分為滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承�；瑒�(dòng)軸承之中自身具有自潤滑性的軸承叫做含油軸承或自潤滑軸承。用粉末冶金今日焦點(diǎn)：
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法制造的金屬基含油軸承通稱為粉末冶金自潤滑軸承或燒結(jié)金屬含油軸承。
粉末冶金自潤滑軸承是音像設(shè)備、微特小型馬達(dá)、辦公機(jī)械、電動(dòng)工具、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、縫紉機(jī)、復(fù)印機(jī)等中不可缺少的一類軸承。據(jù)筆者估計(jì),1999年我國微特小型粉末冶金自潤滑軸承的年產(chǎn)量已達(dá)到25億只左右。雖然我國早在1953年就已開始生產(chǎn)粉末冶金自潤滑軸承,也制訂過相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)[1],諸如ＧＢ2685-81《粉末冶金筒形軸承型式、尺寸與公差》、ＧＢ2686-81《粉末冶金帶擋邊筒形軸承型式、尺寸與公差》、ＧＢ2687-81《粉末冶金球形軸承型式、尺寸與公差》及ＧＢ2688-81《滑動(dòng)軸承粉末冶金軸承技術(shù)條件》,但是,這些標(biāo)準(zhǔn)自發(fā)布之日起,就從未進(jìn)行過修訂,已不能適應(yīng)當(dāng)前科技發(fā)展與生產(chǎn)的需要。
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ＩＳＯ)1996年對ＩＳＯ5755《燒結(jié)金屬材料 規(guī)范》進(jìn)行了修訂[2]。但其中關(guān)于粉末冶金自潤滑軸承材料的牌號(hào)較少,也沒有關(guān)于軸承設(shè)計(jì)與應(yīng)用的說明。
美國金屬粉末工業(yè)聯(lián)合會(huì)(ＭＰＩＦ),自1965年發(fā)布《粉末冶金自潤滑軸承》材料標(biāo)準(zhǔn)以來,先后于1974、1976、1986、1990及1998進(jìn)行了修訂。1998年版[3]比1990年版[4]增加了4個(gè)材料牌號(hào),在工程知識(shí)方面也增加了一些新內(nèi)容。
美國金屬粉末工業(yè)聯(lián)合會(huì)(ＭＰＩＦ)1998年修訂的《粉末冶金自潤滑軸承》材料標(biāo)準(zhǔn)[3]是當(dāng)前關(guān)于《粉末冶金自潤滑軸承》最新的一份材料標(biāo)準(zhǔn)。這份標(biāo)準(zhǔn)對于我國粉末冶金自潤滑軸承的生產(chǎn)廠與用戶都具有重要的參考價(jià)值
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特全文介紹如下。
1 注釋與推薦的做法
1.1 最小值概念對于粉末冶金材料,ＭＰＩＦ采用了最小性能值概念。在設(shè)計(jì)粉末冶金軸承時(shí),可能會(huì)采用諸如含油量與徑向壓潰力這些值�；瘜W(xué)組成、密度,和在一些場合,徑向壓潰力也都列出了最大值。利用不同的化學(xué)組成、顆粒形狀、密度和或工藝技術(shù)可達(dá)到同樣的性能,這是粉末冶金的一大優(yōu)點(diǎn)。
最小值是由產(chǎn)需雙方確定的在一個(gè)生產(chǎn)批量中所有軸承在統(tǒng)計(jì)上都要超過的值。產(chǎn)需雙方應(yīng)商定取樣方法。
需方應(yīng)選擇和詳細(xì)說明對于具體應(yīng)用最合適的粉末冶金材料與性能系統(tǒng)。提供的數(shù)據(jù)規(guī)定了列舉的材料的值與給出了最低性能。利用較復(fù)雜的工藝過程還可改進(jìn)使用性能。為了選擇一種在性能與價(jià)格上都可行的最佳材料,和粉末冶金生產(chǎn)廠家討論軸承的用途是很重要的。
利用ＭＰＩＦ標(biāo)準(zhǔn)35擬訂粉末冶金軸承的技術(shù)條件,意味著除非產(chǎn)需雙方另有協(xié)議外,材料性能至少具有標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最小值。
1.2 牌號(hào)選擇
在選擇一種特定的材料牌號(hào)之前,需要對包括尺寸公差在內(nèi)的軸承設(shè)計(jì)與其最終用途進(jìn)行細(xì)致分析。此外,還應(yīng)考慮成品軸承的最終性能要求,例如密度、孔隙度、抗壓強(qiáng)度、耐蝕性、耐磨性、含油量、油的種類、表面粗糙度及和應(yīng)用相關(guān)的任何其他要求。建議在最終選定材料牌號(hào)之前,產(chǎn)需雙方間就上述各個(gè)方面進(jìn)行討論。
除了本標(biāo)準(zhǔn)中已標(biāo)準(zhǔn)化的軸承材料之外,還有可用于特殊用途的擁有專利的其他材料。(關(guān)于設(shè)計(jì)的建議和與正確使用粉末冶金自潤滑軸承有關(guān)的其他知識(shí)見ＭＰＩＦ出版的粉末冶金設(shè)計(jì)手冊。
1.3 名 稱
在前綴字符代號(hào)之后的4位數(shù)字指的是材料組成。
在有色金屬材料中,4位數(shù)字系列的前2位數(shù)字表示主要合金化組份的百分含量。4位數(shù)字系列的后2位數(shù)字表示次要合金化組分的百分含量。代號(hào)中雖未包括其他次要元素,但在每一種標(biāo)準(zhǔn)材料的“化學(xué)組成”中都已給出。粉末冶金有色金屬材料牌號(hào)代號(hào)舉例如下:
在鐵基材料中,主要合金化元素(除化合碳外)都包括在前綴字符代號(hào)中,代號(hào)中雖不包括其他元素,但在每一種標(biāo)準(zhǔn)材料“化學(xué)組成”中都已將它們列出。4位數(shù)字代號(hào)前2位數(shù)字表示主要合金化組元的百分含量。Ｋ代表徑向壓潰強(qiáng)度,以103ｐｓｉ表示。
在4位數(shù)字系列中,最后2位數(shù)字表示鐵基材料的化合碳含量。在代號(hào)系統(tǒng)中,冶金化合碳的范圍表示如下:
后綴2位數(shù)字表示系數(shù)Ｋ的最小值,Ｋ是以103ｐｓｉ表示的。需方可根據(jù)粉末冶金材料的化學(xué)成分預(yù)計(jì)Ｋ值。字符Ｋ表示軸承材料牌號(hào)。
1.4 化學(xué)組成
每種材料的化學(xué)組成都列出了主要元素質(zhì)量百分含量的最小與最大值。其他元素包括用差減法求出的所有其他元素。這些元素可能包括為特殊目的添加的其他次要元素與各個(gè)組份中含有的常量無關(guān)元素。
粉末冶金自潤滑材料的化學(xué)組成規(guī)范表述的是燒結(jié)態(tài)材料。諸如精整、切削加工、滾磨或浸油之類后續(xù)作業(yè)都可能改變化學(xué)分析的結(jié)果。只要取樣(鉆取切屑)時(shí)未受到油或氧化物之類污染,就不會(huì)妨礙檢驗(yàn)燒結(jié)態(tài)零件的化學(xué)組成。在某些場合,不管是為了精整還是為了潤滑含浸的潤滑劑,用Ｓｏｘｈ ｌｅｔ萃取法(ＡＳＴＭＢ328)都可以部分地除去。
經(jīng)過精整、滾磨、切削加工或含浸處理的零件都會(huì)被含碳材料污染,因此,在定碳之前必須將含碳材料除去。還無法將某些這類污染材料完全除去;因此,也就無法測定出精確的含碳量。鐵中的化合碳含量可用全相估計(jì)珠光體的面積百分率來測定:100%珠光體約等于0 8%碳。
1.5 顯微組織可將粉末冶金軸承顯微組織的檢驗(yàn)作為一種診斷手段,用來揭示燒結(jié)程度和對粉末冶金制造過程至關(guān)重要的其他冶金信息。茲就對大多數(shù)燒結(jié)材料通用的幾項(xiàng)檢查敘述如下。
在選擇顯微組織分析用粉末冶金零件磨片時(shí),對于鑲樣與研磨建議采用平行于壓制方向的內(nèi)平面。應(yīng)將粗與精拋光一直繼續(xù)到估計(jì)所有孔隙都已被顯露出來�？紫兜拿娣e百分率表示零件的密度。例如,80%致密的軸承,其孔隙占有的面積應(yīng)約為20%。
在制備顯微組織檢驗(yàn)用的試樣時(shí),像為自潤滑設(shè)計(jì)的這些低密度材料,必須浸以鑲樣樹脂。這將有助于防止切削加工或拋光時(shí)孔隙發(fā)生畸變。燒結(jié)軸承往往首先在未腐蝕狀態(tài)下進(jìn)行檢驗(yàn)。在正常的燒結(jié)件中,于200×下將極少或不會(huì)看出原始顆粒界。必須用Ｓｏｘｈｌｅｔ萃取法除去軸承中含有的油,從而,它不會(huì)干擾顯微鏡檢驗(yàn)。對未腐蝕的內(nèi)徑表面的檢驗(yàn)應(yīng)顯示出表面的孔隙度。
在90 10銅 錫青銅軸承中,組織應(yīng)為α青銅與最少量淡紅色富銅區(qū),和沒有灰色的銅 錫化合物。在鐵 銅軸承中,銅應(yīng)熔化和流到周圍的小孔隙中。含銅量為5%到10%時(shí),將可以看出銅的熔化區(qū)域。含銅量為2%或更少時(shí),一般不會(huì)有游離銅存在。軸承組織中顯示的原始顆粒界應(yīng)最少�！暗汀鼻嚆~的顯微組織兼有鐵與青銅組織的外觀。
依據(jù)制造工藝過程,鐵 石墨材料的顯微組織中或者含有游離石墨或者含有游離石墨/化合碳的混合物。為了在金相檢驗(yàn)時(shí)能保持住石墨,在粒度為400與600的ＳｉＣ砂紙上進(jìn)行粗磨,然后于中等壓力下,在250ｒ/ｍｉｎ的拋光盤上的短絨毛布上,用粒度1μｍ的金剛石拋光2～6ｍｉｎ。
2 定義與公式
2.1 含浸油低密度粉末冶金零件或軸承中的可控、連通孔隙結(jié)構(gòu)使著其可含浸以潤滑油。從而,就賦予它們以自潤滑性能。當(dāng)零件摩擦發(fā)熱時(shí),油膨脹與流至軸承表面。在運(yùn)轉(zhuǎn)中,當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí),油就從軸承中被“抽出”。冷卻時(shí),油又借助毛細(xì)作用被吸入金屬的孔隙中。粉末冶金軸承按容積一般可吸收10%～30%的油。含浸油是用真空技術(shù)或用在加熱的油中浸泡零件來實(shí)現(xiàn)的。(見本文“8”關(guān)于這方面的進(jìn)一步的工程知識(shí))。
2.2 孔隙度孔隙度是軸承中孔隙容積所占的百分率。它是密度的余數(shù)。理論密度為85%的軸承,其孔隙度為15%。軸承中的孔隙如同海綿一樣,呈伸展到表面的互通孔隙網(wǎng)絡(luò)狀。連通孔隙度對于自潤滑軸承的使用性能很重要,是這類材料技術(shù)條件中的一項(xiàng)性能�？紫抖鹊挠�(jì)算如下:
另外:
(1)所有稱量都要用分析天平精密到0 1%。
(2)蒸餾水中應(yīng)添加0 1%～0 2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))潤濕劑,以將稱量試樣時(shí)水的表面張力的影響減小到最小限度。
(3)試樣的質(zhì)量最少為2ｇ。
(4)用來在水中懸掛試樣的細(xì)絲的直徑應(yīng)為0 12～0 25ｍｍ。沉入水中時(shí),試樣或絲上都不得附著有空氣泡。
(5)水的密度根據(jù)表2確定。
注:1.表中值取自“ＭｅｔｒｏｌｏｇｉｃａｌＨａｎｄｂｏｏｋ145,ＱｕａｌｉｔｙＡｓｓｕｒａｎｃｅｆｏｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ,”1990,ＮＩＳＴ,ｐ9、10,和表示的是在空氣中于1大氣壓下的值;
2.關(guān)于詳細(xì)的情況見ＭＰＩＦ標(biāo)準(zhǔn)42。
2.3 接收狀態(tài)軸承的容積含油率含油率(Ｐ1)表示接收狀態(tài)軸承孔隙中充填的油的容積百分率。容積含油率可計(jì)算如下:
另外:
(1)所有稱量都用分析天平精密到0 1%。
(2)蒸餾水中應(yīng)添加0 1%～0 2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))潤濕劑,以將稱量試樣時(shí)水的表面張力的影響減小到最低限度。
(3)試樣的質(zhì)量至少應(yīng)為2ｇ。
(4)用來在水中懸掛試樣的細(xì)絲的直徑應(yīng)為0 12～0 25ｍｍ。當(dāng)沉入水中時(shí),試樣或絲上都不得附著有空氣泡。
(5)水的密度根據(jù)表2確定。關(guān)于更詳細(xì)的情況見ＭＰＩＦ標(biāo)準(zhǔn)42。
2.4 密度
“干密度”是不含油的粉末冶金軸承單位容積的質(zhì)量�！皾衩芏取笔呛杂突蚱渌墙饘俨牧系姆勰┮苯疠S承單位容積的質(zhì)量。通常,結(jié)構(gòu)零件的密度報(bào)告的是未含浸油的“干密度”,和軸承的密度報(bào)告的是充分含浸油的“濕密度”。(關(guān)于更詳細(xì)的情況見ＭＰＩＦ標(biāo)準(zhǔn)42)。一種常用的計(jì)算密度的方法如下:
另外:
(1)所有稱量都用分析天平精密到0 1%。
(2)當(dāng)購進(jìn)的軸承是浸過油的,它們應(yīng)以接收狀態(tài)進(jìn)行測量,以確定質(zhì)量Ｂ與Ｃ。對于測定不含油的質(zhì)量Ａ,試樣一般要用Ｓｏｘｈｌｅｔ萃取法將油除去。這種干質(zhì)量稍高于原先未浸油的質(zhì)量。
(3)蒸餾水中應(yīng)添加0 1%～0 2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))潤濕劑,以將稱量試樣時(shí)水的表面張力的影響減小到最低限度。
(4)試樣的質(zhì)量應(yīng)不少于2ｇ。
(5)用來懸掛水中試樣的細(xì)絲的直徑應(yīng)為0 12～0 25ｍｍ。沉入水中時(shí),試樣或絲上不得附著有空氣泡。
(6)水的密度是由表2確定的。關(guān)于更詳細(xì)的情況見ＭＰＩＦ標(biāo)準(zhǔn)42。
2.5 徑向壓潰力軸承的理論徑向壓潰力是強(qiáng)度系數(shù)“Ｋ”與軸承尺寸的函數(shù)。在粉末冶金軸承中,徑向壓潰力應(yīng)計(jì)算如下:
另外:
(1)當(dāng)軸承的壁厚大于其外徑的30%時(shí),這個(gè)公式不適用。
(2)關(guān)于強(qiáng)度系數(shù)“Ｋ”值見本文“7”粉末冶金軸承材料性能。
實(shí)際的徑向壓潰力是用在二平面間壓縮試驗(yàn)的軸承確定的;載荷的方向要垂直于軸承長軸。(關(guān)于更詳細(xì)的情況見ＭＰＩＦ標(biāo)準(zhǔn)55)。將軸承開始開裂時(shí)載荷減低的點(diǎn)確定為壓潰力。試驗(yàn)適用于圓筒形軸承。帶法蘭的軸承應(yīng)將法蘭盤切掉后,用分別壓縮兩部分進(jìn)行試驗(yàn)。
球形軸承應(yīng)切削加工成圓筒狀。每一部分都要符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(粉末冶金軸承材料性能)規(guī)定的最小強(qiáng)度要求。這是將測定的壓潰力和用在相應(yīng)最小性能表中給出的常數(shù)“Ｋ”計(jì)算值進(jìn)行比較來證明的。有時(shí),球形軸承是根據(jù)產(chǎn)需雙方商定的比較試驗(yàn)法或經(jīng)驗(yàn)公式,在不切削加工的生產(chǎn)狀態(tài)下檢驗(yàn)球形軸承的徑向壓潰力。
3 保管
為防止軸承中含浸的油損失,含油軸承要存放在非吸收性容器中。它們還應(yīng)該防塵和防污染。產(chǎn)需雙方應(yīng)就制成品表面的狀態(tài)進(jìn)行協(xié)商。不推薦在浸油之前用氯化溶劑來除去油或清洗軸承表面。因?yàn)闅埩舻娜軇┶呄蛴谛纬扇跛?有可能使軸磨損。
4 表面粗糙度
在表面粗糙度影響軸承功能的地方,其表面最好是很平滑的;可是,由于粉末冶金零件具有多孔性,用測頭類儀器一般進(jìn)行的錐形探針測量,測量不出表面的真實(shí)粗糙度。這是因?yàn)橄嗷ミB通的表面孔隙比金屬中的表面凹凸不平深。
產(chǎn)需雙方應(yīng)商定表面粗糙度的規(guī)范與測量方法,但不要忽視了配合軸的表面粗糙度的影響。
5 ＳＩ單位
數(shù)據(jù)都是用英制單位測定的,和根據(jù)ＡＳＴＭ標(biāo)準(zhǔn)作法Ｅ380轉(zhuǎn)換成了ＳＩ單位。
6 可比較的標(biāo)準(zhǔn)
ＡＳＴＭ與ＩＳＯ都發(fā)布有粉末冶金自潤滑軸承標(biāo)準(zhǔn)。ＡＳＴＭ標(biāo)準(zhǔn)采用的化學(xué)組成與密度范圍和這個(gè)ＭＰＩＦ標(biāo)準(zhǔn)相同。ＩＳＯ標(biāo)準(zhǔn)僅只提供了有限數(shù)量的合金系統(tǒng)(鐵、鐵 銅及青銅)的資料。
ＡＳＴＭＢ438 燒結(jié)青銅軸承標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
ＡＳＴＭＢ439 鐵基燒結(jié)軸承標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
ＡＳＴＭＢ612 鐵青銅燒結(jié)軸承標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
ＡＳＴＭＢ782 鐵石墨燒結(jié)軸承標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
ＩＳＯ5755 燒結(jié)金屬材料-規(guī)范表1含浸以液體潤滑劑的軸承材料。
7 粉末冶金軸承材料性能
7.1 青銅軸承青銅軸承的材料牌號(hào)、化學(xué)組成和性能示于表3。
低石墨青銅軸承含錫量10%和石墨含量不大于0 3%。這種青銅具有耐蝕性。在密度6 4ｇ/ｃｍ3下,這種材料可保證一定的韌性,并可承受振動(dòng)負(fù)載。這種材料可以打樁。這種材料的軸承可用于分馬力馬達(dá)、農(nóng)具、設(shè)備、機(jī)床等。密度較高(6 8ｇ/ｃｍ3)時(shí),它具有更高的韌性,并可支承較高的負(fù)載。密度較高時(shí),軸承的含油量較少,因此,這種材料可用于速度較低的工況。鑒于它們的強(qiáng)度,這種材料往往用于結(jié)構(gòu)零件與軸承的復(fù)合件。
中等石墨含量的軸承材料,其石墨含量為0 5%～0 8%,這種材料的軸承用于重負(fù)載與高速和普通磨蝕條件下。
石墨含量大于3%的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)非常平靜。它們趨向于需要較少的現(xiàn)場加油和在稍高溫度下使用。它們常常用于擺動(dòng)或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的工況。
7.2 鐵與鐵
碳軸承鐵與鐵碳軸承的材料牌號(hào)、化學(xué)組成與性能示于表4。
密度為5 6～6 0ｇ/ｃｍ3的普通鐵可用作中等負(fù)載的軸承材料。一般這種材料比90 10青銅的硬度與強(qiáng)度高一些�；咸寂c鐵形成鋼軸承,其強(qiáng)度比純鐵高,同時(shí)徑向壓潰力較大,耐磨性與抗壓強(qiáng)度較高。化合碳含量大于0 3%的軸承可進(jìn)行熱處理,以全面改善其力學(xué)性能。
7.3 鐵 銅軸承鐵 銅軸承的材料牌號(hào)、化學(xué)組成與性能列于表5。為了改進(jìn)燒結(jié)件的強(qiáng)度與硬度,可在鐵中添加銅:一般銅的添加量按質(zhì)量為2%、10%或20%。添加20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))銅時(shí),軸承材料的硬度與強(qiáng)度都比90 10青銅高,另外還具有好的振動(dòng)荷載能力。這類材料往往用于需要極好地兼具好的結(jié)構(gòu)性能與軸承特性的用途。
7.4 鐵 銅 碳軸承鐵 銅 碳軸承的材料牌號(hào)、化學(xué)組成和性能列于表6。
在鐵銅材料中添加0 3%～0 9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))碳可大大強(qiáng)化材料。另外,這些材料還可用熱處理硬化。這類材料具有高的耐磨性與高的抗壓強(qiáng)度。
7.5 低青銅軸承低青銅軸承的材料牌號(hào)、化學(xué)組成和性能列于表7。為減輕材料費(fèi)用,青銅可用40%～60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))鐵稀釋。為了自潤滑,這些軸承通常都含有0 5%～1 3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))石墨。軸承要燒結(jié)到化合碳含量具有最小值。這類軸承用于輕 中等荷載與中等 高速度條件下。往往用它們替代分馬力馬達(dá)與器具中的青銅軸承。化合碳含量超過最大值時(shí),可能會(huì)形成噪聲的與硬的軸承�！翱偺肌钡亩x是冶金化合碳(見“1 4”化學(xué)組成)與游離石墨之和。
7.6 鐵 石墨軸承鐵 石墨軸承的材料牌號(hào)、化學(xué)組成和性能列于表8。
鐵中添加以石墨和燒結(jié)到含有化合碳,從而,大部分石墨可用于進(jìn)行輔助潤滑。這些材料具有優(yōu)異的阻尼特性,因此,可制成運(yùn)轉(zhuǎn)平靜的軸承。為了潤滑,所有材料都可含浸以油。化合碳含量超過最大值時(shí),可能形成有噪聲的與硬的軸承。“總碳”的定義是冶金化合碳(見“1 4”化學(xué)組成)與游離石墨(腳注[Ｃ]與[Ｄ])之和。
8 粉末冶金自潤滑軸承設(shè)計(jì)須知
已證明下述設(shè)計(jì)資料有助于軸承與襯套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這些值一般都是有效的,但具體應(yīng)用時(shí)也可能有例外。告誡使用者,利用這些資料(表9)時(shí)要和軸承制造廠家磋商。
軸承荷載(Ｐ)是用力(Ｎ)除以軸承投影面積(ｍｍ2)算出的。速度(Ｖ)是軸的速度(ｍ/ｍｉｎ)。ＰＶ極限值高的含油軸承比ＰＶ極限值低者可承受較高的荷載或在較高的旋轉(zhuǎn)速度下使用。軸承的ＰＶ極限值是軸承自身與其環(huán)境二者的函數(shù)。環(huán)境可在以下4個(gè)方面減低容許的ＰＶ極限值:
(1)妨礙軸與軸承之間形成油膜者。諸如轉(zhuǎn)速低、停止/起動(dòng)作業(yè)、軸表面過于平滑或過于粗糙、振動(dòng)、軸失圓、間隙過大、潤滑油不充分或精整作業(yè)差。
(2)妨礙摩擦熱散失者。諸如軸承座導(dǎo)熱性小、附近缺少散熱裝置或環(huán)境溫度高。
(3)軸承中產(chǎn)生的摩擦能量損失趨向大于常規(guī)值者。這方面的一個(gè)例子是使用的潤滑劑黏度高。
(4)軸上荷載分布不均勻者。諸如不同軸性、軸撓曲或使用長徑比大的軸承。
在要求軸承使用壽命較長的場合,ＰＶ極限值應(yīng)設(shè)計(jì)的小一些。
鋼軸承,即含冶金化合碳的鐵基軸承可進(jìn)行熱處理,以增高強(qiáng)度;但需方必須清楚,在這種場合,關(guān)于壓配合與公差的數(shù)據(jù)可能就都不再適用了。
在粉末冶金軸承在固定軸上旋轉(zhuǎn)的場合,慣性力可能使油從外露的軸承部分漏失。有時(shí),可用甩油環(huán)補(bǔ)充吸油的方法,使油返回到多孔性蓄油體內(nèi)。
8.1 壓配合
圓筒狀軸頸軸承一般都是用一裝配心軸將軸承壓裝于軸承座中。對于剛性足以承受壓配合而不會(huì)產(chǎn)生明顯變形的軸承座,和對于壁厚約為軸承外徑1/8或更大的軸承,推薦采用表10示之壓配合。例如,對于一直徑12 5ｍｍ的軸承,可采用的軸承座孔直徑為12 43～12 47ｍｍ。
推薦用心軸支撐著內(nèi)徑將軸承壓入軸承座孔中。例如,對于一內(nèi)徑為19ｍｍ的軸承,心軸直徑應(yīng)比所要求的最終尺寸大0 008ｍｍ左右。最好采用心軸安裝而不要用鉸刀最終鉸孔,因?yàn)殂q削可能會(huì)封閉表面孔隙。
8.2 運(yùn)轉(zhuǎn)間隙軸承的合適運(yùn)轉(zhuǎn)間隙基本上取決于其具體用途。表11中只列出了對用于磨削加工的鋼軸的含油軸承推薦的最小間隙值。例如,對于一直徑12 5ｍｍ的軸,至少應(yīng)采用內(nèi)徑為12 51ｍｍ的青銅軸承。
8.3 套筒狀軸承的尺寸公差對于最大長度對內(nèi)徑之比為4/1與最大長度對壁厚之比為24/1的青銅基軸承,和對于最大長度對內(nèi)徑之比為3/1與最大長度對壁厚之比為20/1的鐵基軸承,可采用表12、13中的數(shù)據(jù)。而比率大于這些值的軸承不宜采用這些數(shù)據(jù)。 |