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无油自润滑轴承在铝锭铸造机上的应用
出处:中国有色金属报 日期:2005-7-19 9:33:00  浏览:83421
  自润滑轴承使用温度宽,固体润滑材料含量充足,释放均匀,具有良好的自润滑性能和咬合性,能有效地保护轴颈,达到持久的使用目的。适用于在高温、低速、重载、灰尘大、水冲淋和有冲击振动的环境下运行,可广泛应用于矿山机械、冶金、石油、化工、食品、纺织、造纸、印染等机械设备的滚动和滑动轴承部位。 
  铝电解槽生产出的铝液,用真空抬包吸出后倒入到混合炉中,经过配比和除渣后,流入到铝锭铸造机中浇铸成型,成型的固体叫铝锭,生产的铝锭由堆垛机堆码。为了提高生产效率,铝锭成型前必须用大量的冷却水进行冷却,在冷却过程中铝液巨大的热能释放到冷却水中,产生灼热的水蒸气。铸造机轴承就处于高温和水蒸汽环境之中,轴承很多是油脂润滑,添加的润滑脂较短时间内会因为高温而熔化溢流除去,保养维护困难,设备表面卫生也难易搽拭。再有钢结构轴承在灼热、潮湿的环境中很容易腐蚀生锈,故障率非常高,设备维修费用较高,设备运行中常受到以下两个难题的困扰。 
  供油操作难以实现高温连续运行铸造机的拉锭、移锭、接锭、翻锭等装置均安装在机组壳体内,每个转动轴承上设计有定期注入润滑油脂的油嘴设施,注油时须停车拆除壳体,用油枪压人润滑脂。且整机注油点多达30多处,长期运行维护无法实现这种繁琐的注油操作,只好手持稀油壶淋浇在运行中的轴承套外部,润滑油很难进入轴承的摩擦副间,大部分轴承处于摩擦状态。 
  环境温度高,油脂润滑不适应目前铸造机滚动轴承所用的二硫化钼润滑脂被认为能耐高温油脂,我们知道它的基础油都是石油产品,加少量耐高温的二硫化钼添加剂,其耐温极限也就是120℃。据测铸造机轴承工作温度可达200℃,已远远超出润滑脂耐温极限。在这样高温条件下,润滑脂中的基础油会变稀和逐渐被蒸发,剩下的碳渣、二硫化钼、灰尘混合成固体块状凝固在滚动轴承的保持架上,不但失去其润滑作用,还阻碍滚动轴承的正常运转而很快磨损,最多2周就得停机,拆下轴承清洗换新油脂。 
  一、磨损状况 
  铝锭铸造设备轴承运行中的两大难题造成的轴承非正常磨损是较严重的。以某铝企业拉锭机构为例,轴承平均使用寿命2个月,磨损严重时竟将5mm的内圈磨穿,致使设备不能继续运行。现将铸造机9个机构36个轴承内圈与轴磨损的调查情况列表如下,见表1和表2。 
  从表1和表2中可看出磨损是不均匀的。原因是原设计给油方式实现不了,只好在运行中的轴承外部淋烧稀油,少量可淋烧到轴承内,磨损就较小,从表中也可看出超过50%的轴和套没有得到润滑,而是处于干摩擦状态下产生较强的粘着磨损。这种磨损很快增大轴与套的游间隙,则灰尘更易进入,造成恶性循环。 
  二、无油自润滑轴承的选用 
  为了解决机械设备中的高温、低速、重载、灰尘大、水冲淋和有冲击振动的润滑问题,选用无油自润滑轴承。 
  1、轴承的构造自润滑轴承是在轴承基体的金属摩擦面上开发排列有序大小适当的孔穴,并嵌入二硫化钼、石墨等制成复合自润滑块镶嵌在金属套上,制成的复合轴承,固体润滑剂磨擦面积达25-65%。固体自润滑块能在280℃的高温下正常工作。但由于其机械强度低,承载能力弱,易产生变形,把它镶嵌在金属孔槽内便能抑制这种缺点,形成了金属部分起承载作用,自润滑块起润滑作用。这种自润滑轴承的润滑机理是在轴与套的滑动摩擦过程中,自润滑材料分子的一部分转移到轴的金属表面上,填平微小不平面,并形成了一层较稳定的固体润滑膜,造成固体润滑膜之间对磨,防止轴与套的粘着磨损。这种合理性的结合综合了铜合金与非金属减磨材料的各自互补优点,特别适合于无油、高温、高负载、低速度,防污、防蚀、强辐射环境中的运动幅,以及在水中或其它溶液浸润而根本无法加润滑油脂的特殊工况条件下使用。 
  2、自润滑块占面积比自润滑块占表面积的多少与运转速度、承压强度有关,运行速度低;承压强度大,金属所占面积应大一些。如抓锭小车行走行轮轴承自润滑块所占面积为25%左右,拉锭机构转轴轴承润滑要充分,承压强度不大,自润滑块所占面积为65%左右。 
  3、对衬套材料的技术要求衬套应选用合金铜制造,衬套要有较高的硬度,一般须热处理,其硬度不低于HRC45。 
  4、自润滑块的几何形状及镶嵌要求 
  自润滑块的形状有柱形和矩形两种,自润滑根据所占面积大小可采用柱形,反之可采用矩形。无论何种形状必须镶嵌牢固,以防在运行中脱落。 
  5、衬套与轴的配合间隙值自润滑块的线膨胀系数约为钢的10倍。为适应轴承温度变化,轴与衬套的间隙由原来金属件四级动配合(D4/dc4)0.032~0.15mm,增为0.45~0.5mm。自润滑块在摩擦副一侧突出衬套金属0.2~0.4mm。这样会在轴承运转的初始磨合期得到充分润滑,减少动力拖动功率的消耗。 
  6、无油自润滑轴承的优点a.无油润滑或少油润滑,适用于无法加油或很难加油的场所,可在使用时不保养或少保养。 
  b.耐磨性能好,摩擦系数小,使用寿命长。 
  c.有适量的弹塑性,能将应力分布在较宽的接触面上,提高轴承的承载能力。 
  d.静动摩擦系数相近,能消除低速下的爬行,从而保证机械的工作精度。 
  e.能使机械减少振动、降低噪音、防止污染,改善劳动条件。 
  f.在运转过程中能形成转移膜,起到保护对磨轴的作用,无咬轴现象。 
  g.对于磨轴的硬度要求低,未经调理的轴都可使用,从而降低了相关零件的加工难度。 
  h.薄壁结构、质量轻,可减小机械体积。 
  i.衬套材质为黄铜,可在腐蚀介质中使用。 
  通过某铝企业实践,铸造机轴承改为无油自润滑轴承,已连续使用15个月,且还在运行,轴、衬套的间隙普遍不超过1mm,预计还可再使用12个月,明显超过原来的使用寿命(2个月)。无油自润滑轴承不但可在铝锭铸造机上较好地得到运用,同时可适应于无油、高温、高负载、低速度,防污、防蚀、强辐射环境中的运动幅,以及在水中或其它溶液浸润而根本无法加润滑油脂的特殊工况条件下的设备,此类轴承具有较广的推广价值。 
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