3920 轉(zhuǎn)塔式數(shù)控加工中心設計,塔式,數(shù)控加工中心,設計 河南科技大學畢業(yè)設計論文- I -軸 承 套軸 承 材 料軸承的減磨性是與軸和軸承材料及潤滑劑有關(guān)的。軸承材料是根據(jù)與鋼軸頸或不常用的鑄鐵軸頸相配合選擇的。這是因為，軸的成本比軸承襯的成本高（尤其就曲柄軸和其他主軸而言） ，其磨損也必須比軸承襯的小。又因為軸頸的硬度越大，可靠性越好，所以通常要提高軸頸的硬度。因此，與高速運轉(zhuǎn)軸頸相配合的軸承的硬度也會被增加到 55—60RC（滲碳后） 。軸承材料的總體要求符合軸承工作的基本準則。因此，軸承的材料應具備以下幾點要求：（1）應具有減磨性。減磨性是通過相配軸頸的摩擦系數(shù)和工作表面溫度來進行描述的；（2）有較好的耐磨性；（3）具有較高的疲勞強度。除此之外，軸承的材料還應具有以下幾條基本性質(zhì)：（1）傳熱性。對摩擦表面進行的熱處理和較低的材料線性膨脹系數(shù)，可避免軸承在工作時產(chǎn)生過大的間隙；（2）跑合性。減少局部應力在加工過程中引起的彈性變形和誤差；（3）能保證摩擦潤滑，并能形成穩(wěn)定且可快速恢復原狀的油膜；（4）耐腐蝕性好；（5）彈性模量低。還有一些重要的性質(zhì)如：可鑄性，切削性等。對于抗磨材料來說，最有用的結(jié)構(gòu)是在材料中加入一些較硬的成分。根據(jù)它們的化學成分，具有抗磨性的軸承材料可分為下面幾種類型：（1） 金屬材料：如巴氏合金，青銅，鋅基合金，鋁基合金，抗磨鑄鐵等；（2） 粉末冶金材料；（3） 非金屬材料：如塑料，硬木，橡膠等。軸承金屬。巴氏合金被長期運用在工程上的軸承合金。它們是以錫或鋁為基體，具有硬度低（常在架或殼體中使用） ，跑合性好的特點，并且對軸頸的硬度和摩擦表面狀態(tài)的要求較低。B83,B89 系列的高錫巴氏合金被應用于高速運轉(zhuǎn)和高壓的場合。它們可河南科技大學畢業(yè)設計論文- II -以在壓力達到 p=200kgf/cm2 和 pv=1000kgf-m/cm2-s 的條件下工作。為了避免膠合，只有巴氏合金才能在溫度高達 110°C 的環(huán)境下工作。其典型應用是，由巴氏合金為材料的汽渦輪機和電力發(fā)電機及電動機中的軸承，高錫使軸頸的磨損最小。高錫巴氏合金的缺點是疲勞強度低，這限制了其在沖擊型機械和高速活塞機械中的應用。而且由于它們的晶體是分層堆積的，故它們不能在需要薄層材料的地方使用。蘇聯(lián)汽車使用的軸承襯是由一層 COC6-6(88% 鉛，6% 錫，和 6%銻)系列的巴氏合金和含有由 40%鎳和 60%銅燒結(jié)而成的含陶合金的鋼襯組成。層與層之間的凝聚力非常好，因為下層被注入了巴氏合金和含陶合金，所以表面凝聚力增強了。從另一個方面來說，含陶合金在鋼襯內(nèi)擴散，因此，這個系列的巴氏合金的疲勞強度被增加了。并且，由于不含硬物質(zhì)，故軸的磨損較小。另外，其在高生產(chǎn)力的制造業(yè)中也得到了廣泛應用。BK2 系列的含鈣巴氏合金，被用于柴油機引擎制造業(yè)中。被長期應用于工程工業(yè)中的是 B16 和 BH 的錫—鉛巴氏合金，其特性與高錫巴氏合金相似(p<=150 kgf/cm2 ,pv<=500kgf-m/cm2-s).BK 系列的巴氏合金，適用于中載荷的場合。它不含錫，并常用于如鐵路所有機車的軸承的類似場合。BC 系列的巴氏合金是一種不太貴的合金，它常被用于輕載的情況。軸承青銅Bp.C-30 系列的銅鉛軸承合金，常用與高速和高壓(壓力高達 p=300 kgf/cm2)的場合。尤其是在不同負載的典型內(nèi)燃機中的應用。它比高錫巴氏合金的疲勞強度大。這種銅鉛合金相對于巴氏合金來說，對軸頸的硬度和軸頸、軸承襯的表面光潔度，及對由于油被氧化而導致腐蝕時所要用的潤滑劑都有較高的要求。軸的磨損比用巴氏合金做成的軸承襯的磨損大。若將其中鉛的含量增加35%，則可減少磨損。銅鉛合金是嵌入或鑄在軸承襯中使用的。但是，由于其易產(chǎn)生腐蝕，所以銅鉛合金在近幾年來很少被使用。在重要的軸承和軸承襯的表面應被涂上一層薄薄的鉛錫合金或銦或錫的磨合運轉(zhuǎn)層。Bp.Ф10-1 型的萬用銅錫合金適用于高壓和中速的場合。但是，由于錫河南科技大學畢業(yè)設計論文- III -的含量過高，故其使用范圍受到限制。一般說來，不應將這種軸承青銅應用于復合金屬的軸承襯中。復合錫鋅青銅（通過重熔獲得） ，如 Bp.OЦC6-6-3 系列被廣泛應用于中載荷的情況。鋁鐵青銅在一定壓力，低速，和與硬度被加強了的軸頸相配的條件下，可以作為軸承材料。近幾年來，鋁基軸承合金已經(jīng)越來越多的被人們所使用。因為它們的成本較低，故較經(jīng)濟實惠。這種合金的密度低，耐腐蝕性差，傳熱性好，彈性模量低，疲勞強度高。在將它們運用到通過旋轉(zhuǎn)的方法來獲得鋼襯的技術(shù)中后，其用途就越來越多了。無錫的鋁基軸承合金 具有很好的減磨性。但是，在高速運轉(zhuǎn)的場合 其減磨性也不是很好。它們對油中的污垢很敏感，且具有較高的線性膨脹系數(shù)。在蘇聯(lián)得到廣泛應用的是，用 ACM 系列的無錫鋁基合金來制作的拖拉機引擎中的軸承。然而，當嘗試將它們應用于高速運轉(zhuǎn)的汽車引擎軸承時，卻沒有成功。最好的軸承材料是具有抗磨性好﹑疲勞強度大的特性的鋁錫抗磨合金。常用的鋁錫抗磨合金為 A09-2 系列（9% 錫，2% 銅，鑄件并且作為非金屬使用） ，A09-2B 系列（鑄件并作為復合金屬使用） ，A09-1 系列（通過滾軋制成并作為復合金屬使用）和 A020-1 系列（通過滾軋制成并作為復合金屬使用） 。這些合金都具有最好的結(jié)構(gòu)。且在沒油的情況下，能在軸頸上形成一層錫保護膜。例如，A09-1 和 A09-2 系列，被有效地運用于柴油機車，輪船和重型拖拉機中，內(nèi)燃機上的軸承。對于鋅軸承合金，人們最為熟悉的應該是 ЦAM10-5 系列（10% 鋁，5% 銅，和 85% 鋅） ，由于這種合金具有抗磨性好，組成原料豐富，成本低，及加工過程簡單的特點，因此它在某些場合，常常用來取代 B16 系列的巴氏合金和軸承青銅。這種合金的缺點是跑合性較差，對與其配合的軸承的表面精度要求很高，而且其線性膨脹系數(shù)也很高。由這種材料所做成的軸承，所能承受的最高溫度為80°C。它是鑲鑄或嵌入軸承襯中使用的。一種新的軸承合金是 ЦAM9-1.5 系列；一種由已經(jīng)發(fā)展起來的制造復合金屬材料的技術(shù)加工而成的合金材料。實驗表明，它具有很好的耐磨性。多層復合金屬軸承的應用現(xiàn)在在不斷的增加。例如在汽車引擎中的軸承，河南科技大學畢業(yè)設計論文- IV -其軸承襯是由含有具有較好傳熱性和較大疲勞強度的 0.25mm 的銅鉛合金﹑極薄的防止錫擴散的鎳或銅鋅合金﹑和具有抗磨性及跑合性好的 25μm 厚的錫鉛合金組成的鋼襯?？鼓ヨT鐵（蘇聯(lián) Std GOST 1585-70）可應用于低速中等載荷的軸承。軸頸的硬度必須大于鑄鐵襯的硬度。其工作表面必須小心跑進油中所用石墨的一種膠質(zhì)混合物。許用壓力隨著轉(zhuǎn)速的增加而急劇下降。鑄鐵襯尤其對局部壓力，沖擊載荷，和所用的不太好的潤滑劑等都是非常敏感的。經(jīng)過實踐證明，在其中加入氫化物是提高其性能的有效途徑。粉末冶金材料（含陶合金）這種經(jīng)過高壓制模和高溫燒結(jié)而成的金屬粉末，也可不太好的潤滑油中工作。這種材料具有多孔組織，其中孔占體積的 15%—40%。在由該材料做成的軸承中，這些孔都被注滿了油（熱油是通過軸承襯被注入的） 。被廣泛應用的鐵—石墨材料中，含有 1%—3%的石墨，剩余的都是鐵。和它一樣實用的含有 10% 錫的銅—石墨材料中，有 1%—4%的石墨，剩余的均為銅。這兩種材料唯一的不同點是，鐵—石墨比銅—石墨要便宜一些。它們應用的范圍主要是由它們的自潤滑性決定的。因為一些主要的軸承不能用普通的方法進行潤滑。在低壓低速的情況下，這種軸承只利用軸承襯孔中的潤滑油就可以工作很長時間?？渍俭w積的 20%—25%的鐵—石墨軸承的允許運轉(zhuǎn)條件和所能承受固定載荷的能力為：v, m/s…… 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4p, kgf/cm2…… 70 65 60 55 45 35 18 8非金屬材料作為軸承襯的非金屬材料有：（1）塑料；（2）疊木；（3）各種不同的硬木；（4）橡膠；（5）石墨材料。由于非金屬材料的傳熱性差，所以大部分非金屬材料的本質(zhì)特征是：用水作為潤滑劑以保證適當?shù)睦鋮s。只有在低速高壓時，才能用油或乳液來潤滑。當用水作為潤滑劑時，可通過在停機前向軸承中注入一種膠狀潤滑劑（如油脂等）或在軸上覆蓋一層不銹鋼來避免軸被腐蝕。河南科技大學畢業(yè)設計論文- V -應用非金屬材料的前提是：（1） 與軸材料不發(fā)生化學反應；（2） 具有較好的跑合性；（3） 塑性好；（4） 用水或其他在機器中可能是工作媒介的液體潤滑的可行性。塑料軸承襯的主要應用場合：（1） 在不能用液體潤滑和完全或部分自潤滑的軸承中是必須使用的（如汽車懸掛裝置，化學機械和紡織機械中的軸承） ；（2） 通過介質(zhì)潤滑的軸承（如潛水泵和一些食品加工機械） ；（3） 在重載低速的機器中，軸承不能達到流體摩擦的工作條件。這可能是由于頻繁的啟動和停止，低速，或因彈性變形及制造誤差而形成的局部高壓。