數(shù)控機(jī)床的部分進(jìn)行設(shè)計(jì),數(shù)控機(jī)床,部分,部份,進(jìn)行,設(shè)計(jì) 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 軸 承 套 軸 承 材 料 軸承的減磨性是與軸和軸承材料及潤(rùn)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?yàn)椋S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?yàn)檩S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(yùn)轉(zhuǎn)軸頸相配合的軸承的硬度也會(huì)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(zhǔn)則。因此，軸承的材料應(yīng)具備以下幾點(diǎn)要求： （1）應(yīng)具有減磨性。減磨性是通過(guò)相配軸頸的摩擦系數(shù)和工作表面溫度來(lái)進(jìn)行描述的； （2）有較好的耐磨性； （3）具有較高的疲勞強(qiáng)度。 除此之外，軸承的材料還應(yīng)具有以下幾條基本性質(zhì)： （1）傳熱性。對(duì)摩擦表面進(jìn)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(shí)產(chǎn)生過(guò)大的間隙； （2）跑合性。減少局部應(yīng)力在加工過(guò)程中引起的彈性變形和誤差； （3）能保證摩擦潤(rùn)滑，并能形成穩(wěn)定且可快速恢復(fù)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(duì)于抗磨材料來(lái)說(shuō)，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(xué)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(zhǎng)期運(yùn)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(diǎn)，并且對(duì)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(yīng)用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)和高壓的場(chǎng)合。它們可以在壓力達(dá)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(dá)110°C的環(huán)境下工作。其典型應(yīng)用是，由巴氏合金為材料的汽渦輪機(jī)和電力發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)中的軸承，高錫使軸頸的磨損最小。 高錫巴氏合金的缺點(diǎn)是疲勞強(qiáng)度低，這限制了其在沖擊型機(jī)械和高速活塞機(jī)械中的應(yīng)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?yàn)橄聦颖蛔⑷肓税褪虾辖鸷秃蘸辖?，所以表面凝聚力增?qiáng)了。從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，含陶合金在鋼襯內(nèi)擴(kuò)散，因此，這個(gè)系列的巴氏合金的疲勞強(qiáng)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(yīng)用。 BK2系列的含鈣巴氏合金，被用于柴油機(jī)引擎制造業(yè)中。被長(zhǎng)期應(yīng)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(chǎng)合。它不含錫，并常用于如鐵路所有機(jī)車的軸承的類似場(chǎng)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(dá) p=300 kgf/cm2)的場(chǎng)合。尤其是在不同負(fù)載的典型內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用。它比高錫巴氏合金的疲勞強(qiáng)度大。這種銅鉛合金相對(duì)于巴氏合金來(lái)說(shuō)，對(duì)軸頸的硬度和軸頸、軸承襯的表面光潔度，及對(duì)由于油被氧化而導(dǎo)致腐蝕時(shí)所要用的潤(rùn)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(lái)很少被使用。 在重要的軸承和軸承襯的表面應(yīng)被涂上一層薄薄的鉛錫合金或銦或錫的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)層。 Bp.Ф10-1型的萬(wàn)用銅錫合金適用于高壓和中速的場(chǎng)合。但是，由于錫的含量過(guò)高，故其使用范圍受到限制。一般說(shuō)來(lái)，不應(yīng)將這種軸承青銅應(yīng)用于復(fù)合金屬的軸承襯中。 復(fù)合錫鋅青銅（通過(guò)重熔獲得），如Bp.OЦC6-6-3系列被廣泛應(yīng)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(qiáng)了的軸頸相配的條件下，可以作為軸承材料。 近幾年來(lái)，鋁基軸承合金已經(jīng)越來(lái)越多的被人們所使用。因?yàn)樗鼈兊某杀据^低，故較經(jīng)濟(jì)實(shí)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(qiáng)度高。在將它們運(yùn)用到通過(guò)旋轉(zhuǎn)的方法來(lái)獲得鋼襯的技術(shù)中后，其用途就越來(lái)越多了。 無(wú)錫的鋁基軸承合金 具有很好的減磨性。但是，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合 其減磨性也不是很好。它們對(duì)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(yīng)用的是，用ACM系列的無(wú)錫鋁基合金來(lái)制作的拖拉機(jī)引擎中的軸承。然而，當(dāng)嘗試將它們應(yīng)用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的汽車引擎軸承時(shí)，卻沒(méi)有成功。 最好的軸承材料是具有抗磨性好﹑疲勞強(qiáng)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(fù)合金屬使用），A09-1系列（通過(guò)滾軋制成并作為復(fù)合金屬使用）和A020-1系列（通過(guò)滾軋制成并作為復(fù)合金屬使用）。這些合金都具有最好的結(jié)構(gòu)。且在沒(méi)油的情況下，能在軸頸上形成一層錫保護(hù)膜。例如，A09-1和A09-2系列，被有效地運(yùn)用于柴油機(jī)車，輪船和重型拖拉機(jī)中，內(nèi)燃機(jī)上的軸承。 對(duì)于鋅軸承合金，人們最為熟悉的應(yīng)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(guò)程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此它在某些場(chǎng)合，常常用來(lái)取代B16系列的巴氏合金和軸承青銅。 這種合金的缺點(diǎn)是跑合性較差，對(duì)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(lái)的制造復(fù)合金屬材料的技術(shù)加工而成的合金材料。實(shí)驗(yàn)表明，它具有很好的耐磨性。 多層復(fù)合金屬軸承的應(yīng)用現(xiàn)在在不斷的增加。例如在汽車引擎中的軸承，其軸承襯是由含有具有較好傳熱性和較大疲勞強(qiáng)度的0.25mm的銅鉛合金﹑極薄的防止錫擴(kuò)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。 抗磨鑄鐵（蘇聯(lián) Std GOST 1585-70）可應(yīng)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(jìn)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(duì)局部壓力，沖擊載荷，和所用的不太好的潤(rùn)滑劑等都是非常敏感的。經(jīng)過(guò)實(shí)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(guò)高壓制模和高溫?zé)Y(jié)而成的金屬粉末，也可不太好的潤(rùn)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(guò)軸承襯被注入的）。 被廣泛應(yīng)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(shí)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(diǎn)是，鐵—石墨比銅—石墨要便宜一些。 它們應(yīng)用的范圍主要是由它們的自潤(rùn)滑性決定的。因?yàn)橐恍┲饕妮S承不能用普通的方法進(jìn)行潤(rùn)滑。 在低壓低速的情況下，這種軸承只利用軸承襯孔中的潤(rùn)滑油就可以工作很長(zhǎng)時(shí)間?？渍俭w積的20%—25%的鐵—石墨軸承的允許運(yùn)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 4 p, 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(rùn)滑劑以保證適當(dāng)?shù)睦鋮s。只有在低速高壓時(shí)，才能用油或乳液來(lái)潤(rùn)滑。 當(dāng)用水作為潤(rùn)滑劑時(shí)，可通過(guò)在停機(jī)前向軸承中注入一種膠狀潤(rùn)滑劑（如油脂等）或在軸上覆蓋一層不銹鋼來(lái)避免軸被腐蝕。 應(yīng)用非金屬材料的前提是： （1） 與軸材料不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； （2） 具有較好的跑合性； （3） 塑性好； （4） 用水或其他在機(jī)器中可能是工作媒介的液體潤(rùn)滑的可行性。 塑料軸承襯的主要應(yīng)用場(chǎng)合： （1） 在不能用液體潤(rùn)滑和完全或部分自潤(rùn)滑的軸承中是必須使用的（如汽車懸掛裝置，化學(xué)機(jī)械和紡織機(jī)械中的軸承）； （2） 通過(guò)介質(zhì)潤(rùn)滑的軸承（如潛水泵和一些食品加工機(jī)械）； （3） 在重載低速的機(jī)器中，軸承不能達(dá)到流體摩擦的工作條件。這可能是由于頻繁的啟動(dòng)和停止，低速，或因彈性變形及制造誤差而形成的局部高壓。 - V -