炭-石墨軸承簡介
炭-石墨軸承(carbon-graphite bearing)是指用炭-石墨資料制作的滑動軸承。滑動軸承又分為徑向軸承和止推軸承兩種。炭-石墨滑動軸承運用于高溫及低溫、高速及低速滑動狀況下,對有強腐蝕作用的氣體及液體介質有耐腐蝕功用。
由于炭-石墨軸承具有許多共同的利益,其運用規劃在靈敏擴展,品種也越來越多,尤其是出現了各種復合炭-石墨軸承,前進了炭-石墨軸承的強度、耐性等功用,運用規劃更加廣泛。軸承有滑動軸承和滾動軸承,炭素資料專門用來制作滑動軸承,各種炭軸承首要有以下幾種:膠合板干燥機用軸承、防水型泵用軸承、膠合板制作機用軸承套、潛水泵用軸承、汽油流量計零件用軸承、化學泵用軸承 。
炭-石墨軸承的安全作業
進行軸承的研發設計時,流體的品種(組成、密度、粘度、濃度)、溫度、壓力、有無料漿、軸承資料及其加工精度、軸徑、轉速或圓周速度、滿載荷和作業頻度等數據是必要的條件,最重要的是把壓力值控制在極限值之內,才華保證炭-石墨軸承的安全作業。極限值也因環境條件和軸承的加工形狀(如有無開槽和倒角)等變化很大,除特殊狀況外,設計時要有余量,一般為極限值的50%-70%。
在干作業的狀況下,炭-石墨軸承容許的最大載荷遭到軸承的強度和容許的磨損速率的束縛,其容許的最大線速度則遭到軸承磨擦面上所產生熱量的束縛。而磨損速率又遭到軸承的資料,軸及軸承的加工狀況,載荷、速度及周圍介質等條件的影響。一般說來,其磨損速率與載荷、溫度和速度的平方成比例。在高溫下其壓力值有必要比低溫時要小得多,才華保證軸承的安全運用。
在干作業的狀況下,軸承容許的壓力值亦直接遭到軸承資料的影響。故在這種狀況下,一般都選用石墨質和金屬石墨質軸承。
在選用炭-石墨軸承的時分,還要考慮軸承的作業溫度。這個溫度是由兩個方面要素構成的,一方面是由于軸承周圍介質的溫度,另一方面是由于在軸承沖突面產生的沖突熱量。當軸承浸在液體或是被液體所噴濺的時分(濕作業),其沖突和磨損大大地下降了,在同一條件下,資料在液體中沖突系數和磨損量往往為大氣中的1/5-1/10。
炭-石墨軸承的磨損
炭-石墨軸承的磨損取決于它的資料、軸的資料及外表狀況、總壓力、速度和周圍環境等要素。就軸承來說,存在著兩種方式的沖突,即靜沖突和動沖突。靜沖突取決于外表狀況和所選用的資料。一般說來,炭-石墨軸承的靜沖突比相同狀況下的金屬軸承要小一些。
假設能夠下降軸承的磨損,不僅增大了軸承的壽數并且也可前進極限值,改進不良的作業作用,保證炭-石墨軸承的安全作業。
炭-石墨軸承的性質
1.超卓的自潤滑功用
炭-石墨軸承具有超卓的自潤滑功用,首要有兩方面原因。原因之一是:石墨晶格內的碳原子按正六角形排列于各平面上,原子間的間隔較近,為0.142nm,而各平面之間的間隔為0.335nm,并且沿同一方向彼此錯開。第三個平面重復第一個平面的方位,第四個平面又重復第二個平面的方位,依次類推。在每一個平面上,碳原子間的結合力很強,而平面之間的間隔較大,它們之間范德華作用力很弱,故層與層之間易于脫離和相對滑動,這便是石墨資料具有自潤滑功用的根本原因。
原因之二是:石墨資料與大部分金屬資料有較強的附著力,因而在與金屬對磨時掉落的石墨就很容易附著在金屬外表上,構成一層石墨膜,變成了石墨與石墨之間的沖突,然后大大下降了磨損和沖突系數,這也是炭-石墨軸承具有優異的自潤滑功用與減摩功用的原因之一。
正由于炭-石墨軸承具有超卓的自潤滑功用,在運用時能夠不加潤滑油而干作業,因而,炭-石墨軸承就被在作業時不容許加潤滑油的工業部門所廣泛選用。
2.具有超卓的化學安穩性
石墨資料是一種化學安穩的資料,其化學安穩性不遜于貴金屬。在熔融的銀中它的溶解度僅為0.001%-0.002%。石墨不論在有機或是無機的溶劑中都不溶解。在大部分酸、堿和鹽中不腐蝕、不溶解。
3.炭-石墨軸承的耐高溫功用
經過試驗,一般炭素級軸承運用溫度可達350℃;金屬石墨級軸承也是350℃;而電化石墨級軸承可達450-500℃(在輕載荷狀況下),其物理和機械功用仍保持不變,假設在真空或許保護氣氛下,其運用溫度可達1000℃。
4.炭-石墨軸承的其他功用
炭-石墨軸承與其他軸承相比較,還具有導熱性高,線膨脹系數小,耐急冷急熱等功用。但是,炭-石墨制品是一種脆性的硬度不高的資料。它的機械強度依其結構和工藝條件而定。密度高的,機械強度也大。一般的炭-石墨資料的體積密度在1.55-1.98g/cm3之間,其抗壓強度為20-68MPa,比強度為中等,但它的機械強度隨著溫度的升高而增大,在2000-2500℃之間它的機械強度大約比室溫下增加一倍,在這樣的溫度下,它的比強度比現有的許多資料都高。盡管如此,由于炭-石墨資料歸于脆性資料,其本身所固有的強度(在常溫下)又不算高,因而運用規劃遭到了束縛。
這個問題得到了處理,首要辦法是:其一,改進原資料的粒度;其二,浸漬金屬、樹脂或聚四氟乙烯等;其三,在炭-石墨基內增加炭纖維等資料,還有運用固體潤滑劑等,因而,不光改進了它的作業功用,并且軸承的強度和耐性都有很大的前進。據介紹,用樹脂浸漬炭-石墨軸承,其強度可增加2-3倍,用金屬來浸漬其強度就增加的更大。
5.炭-石墨浸漬軸承的功用
炭-石墨軸承選用哪種資料做浸漬劑比較適合,要根據軸承的作業條件來決議。用來浸漬炭-石墨軸承的有酚醛樹脂、呋喃樹脂,環氧樹脂等等。
6.炭-石墨復合軸承
炭-石墨復合軸承的品種許多,資料除單一的炭質或石墨質外,為了改進潤滑性和耐磨性,前進強度和硬度等各種需求,改動資料品種、配比和制作條件,來制成各種復合資料,這些資料的工業打開史較短,但打開得很靈敏,具有很大的打開潛力。
該種軸承耐腐蝕性好,關于酸、堿和有機溶劑較安穩。耐熱性好,因其熱膨脹系數小,故熱安穩性好,可適用于-250℃-250℃這一較寬的溫度規劃。
7.增加固體潤滑劑
人們了解的固體潤滑劑有石墨、二硫化鉬、云母及滑石等,后來新開發了氟化石墨。固體潤滑劑除以粉末狀況的方式獨自運用外,也常將其松散于水或油中,或許增加到潤滑脂中運用。
炭-石墨軸承的運用規劃
1.運用在軸承作業時不允許運用油脂潤滑劑的當地
例如食物、飲料、紡織、化學等工業部門中運用的運輸機、造紙工業用的干燥機、紡織工業中的布干燥機、人造纖維織機和卷煙制作設備及潛水泵用機等的軸承。在這些當地油脂潤滑劑被阻止運用,而炭-石墨軸承的自潤滑功用很強,可不需求運用潤滑油而進行干作業,因而,在這些部門能夠廣泛運用。
2.運用在因溫度高而一般軸承不能運用的當地
鑄錠運送機、鍋爐預熱器和鍋爐室中焰管通風門和鼓風機、高溫爐運料機、鋼鐵工業中的加料機以及煙道閥門調理機等的軸承均可運用炭-石墨軸承,而能保證其正常作業。
3.運用在化學和紡織等工業中
有些軸承作業在有腐蝕性的氣體或許液體之中,在這種場合下,不光阻止運用油脂潤滑劑,并且金屬軸承也會很快被腐蝕。例如,葉輪軸承浸在各種液體里作業的離心泵;軸承在汽油、石臘、火油等液體里作業的燃料計量泵;主葉輪軸承浸在熱水中作業的中心熱循環泵;軸承作業在各種具有腐蝕性介質中的混合器;主葉輪軸承浸在熱水中作業的自動洗刷機;軸承浸在各種液體里的液體測量計,以及軸承作業在有酸噴濺的人造纖維濕法紡織機等,都選用炭-石墨軸承。其他,現代科技還需求炭-石墨軸承能夠在放射性介質凌亂環境中安全運用等。
總之,現代的軍事、經濟、工業的打開對炭-石墨軸承提出了更高的要求,高密高強炭-石墨資料越來越受歡迎。能夠經過細化原資料粒度,改進浸漬工藝、向炭-石墨基材中增加炭纖維、聚四氟乙烯、二硫化鉬等增加劑來改進炭-石墨軸承的功用,哈炭廠研發的潛水泵用新式軸承M209F和印染職業用復合炭-石墨軸承,便是對原炭-石墨軸承成功的改進,使之習慣了新環境,延伸其運用壽數,有時乃至能夠代替密封資料制成滑片、活塞桿、密封環、軸承等零件用于各個領域,可見,其運用還有待進一步開發。