關于炭-石墨軸承的介紹

作者:jcadmin 發布時間:2020-02-24 16:54:47

炭-石墨軸承

炭-石墨軸承(carbon-graphite bearing)是指用炭-石墨材料制作的滑動軸承?;瑒虞S承又分為徑向軸承和止推軸承兩種。炭-石墨滑動軸承應用于高溫及低溫、高速及低速滑動情況下,對有強腐蝕作用的氣體及液體介質有耐腐蝕性能。

由于炭-石墨軸承具有許多獨特的優點,其應用范圍在迅速擴大,品種也越來越多,尤其是出現了各種復合炭-石墨軸承,提高了炭-石墨軸承的強度、韌性等性能,使用范圍更加廣泛。軸承有滑動軸承和滾動軸承,炭素材料專門用來制作滑動軸承,各種炭軸承主要有以下幾種:膠合板干燥機用軸承、防水型泵用軸承、膠合板制造機用軸承套、潛水泵用軸承、汽油流量計零件用軸承、化學泵用軸承

炭-石墨軸承的安全運行編輯
進行軸承的研制設計時,流體的種類(組成、密度、粘度、濃度)、溫度、壓力、有無料漿、軸承材質及其加工精度、軸徑、轉速或圓周速度、滿載荷和運行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,才能保證炭-石墨軸承的安全運行。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)等變動很大,除特殊情況外,設計時要有余量,一般為極限值的50%-70%。
在干運轉的情況下,炭-石墨軸承允許的最大載荷受到軸承的強度和允許的磨損速率的限制,其允許的最大線速度則受到軸承磨擦面上所產生熱量的限制。而磨損速率又受到軸承的材質,軸及軸承的加工情況,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。在高溫下其壓力值必須比低溫時要小得多,才能保證軸承的安全使用。
在干運轉的情況下,軸承允許的壓力值亦直接受到軸承材質的影響。故在這種情況下,一般都選用石墨質和金屬石墨質軸承。
在選用炭-石墨軸承的時候,還要考慮軸承的運行溫度。這個溫度是由兩個方面因素構成的,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摩擦面產生的摩擦熱量。當軸承浸在液體或是被液體所噴濺的時候(濕運轉),其摩擦和磨損大大地降低了,在同一條件下,材料在液體中摩擦系數和磨損量往往為大氣中的1/5-1/10

 炭-石墨軸承的磨損編輯

炭-石墨軸承的磨損取決于它的材質、軸的材質及表面狀況、總壓力、速度和周圍環境等因素。就軸承來說,存在著兩種形式的摩擦,即靜摩擦和動摩擦。靜摩擦取決于表面狀態和所采用的材料。一般說來,炭-石墨軸承的靜摩擦比同樣情況下的金屬軸承要小一些。
如果能夠降低軸承的磨損,不僅增大了軸承的壽命而且也可提高極限值,改善不良的運行效果,保證炭-石墨軸承的安全運行。
炭-石墨軸承的性質編輯
1.良好的自潤滑性能
炭-石墨軸承具有良好的自潤滑性能,主要有兩方面原因。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,原子間的距離較近,為0.142nm,而各平面之間的距離為0.335nm,并且沿同一方向相互錯開。第三個平面重復第一個平面的位置,第四個平面又重復第二個平面的位置,依次類推。在每一個平面上,碳原子間的結合力很強,而平面之間的距離較大,它們之間范德華作用力很弱,故層與層之間易于離開和相對滑動,這就是石墨材料具有自潤滑性能的根本原因。
原因之二是:石墨材料與大部分金屬材料有較強的附著力,因此在與金屬對磨時剝落的石墨就很容易附著在金屬表面上,形成一層石墨膜,變成了石墨與石墨之間的摩擦,從而大大降低了磨損和摩擦系數,這也是炭-石墨軸承具有優良的自潤滑性能與減摩性能的原因之一。
正由于炭-石墨軸承具有良好的自潤滑性能,在使用時可以不加潤滑油而干運轉,因此,炭-石墨軸承就被在工作時不允許加潤滑油的工業部門所廣泛采用。
2.具有良好的化學穩定性
石墨材料是一種化學穩定的材料,其化學穩定性不遜于貴金屬。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-石墨軸承的耐高溫性能
經過實驗,一般炭素級軸承使用溫度可達350℃;金屬石墨級軸承也是350℃;而電化石墨級軸承可達450-500℃(在輕載荷情況下),其物理和機械性能仍保持不變,如果在真空或者保護氣氛下,其使用溫度可達1000℃。
4.炭-石墨軸承的其他性能
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,耐急冷急熱等性能。但是,炭-石墨制品是一種脆性的硬度不高的材料。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-石墨材料的體積密度在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材料都高。盡管如此,由于炭-石墨材料屬于脆性材料,其本身所固有的強度(在常溫下)又不算高,因而使用范圍受到了限制。
這個問題得到了解決,主要方法是:其一,改善原材料的粒度;其二,浸漬金屬、樹脂或聚四氟乙烯等;其三,在炭-石墨基內添加炭纖維等材料,還有利用固體潤滑劑等,因此,不但改善了它的運轉性能,而且軸承的強度和韌性都有很大的提高。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-石墨浸漬軸承的性能
炭-石墨軸承選用哪種材料做浸漬劑比較合適,要根據軸承的工作條件來決定。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-石墨復合軸承的種類很多,材質除單一的炭質或石墨質外,為了改善潤滑性和耐磨性,提高強度和硬度等各種需要,改變原料種類、配比和制造條件,來制成各種復合材料,這些材料的工業發展史較短,但發展得很迅速,具有很大的發展潛力。
該種軸承耐腐蝕性好,對于酸、堿和有機溶劑較穩定。耐熱性好,因其熱膨脹系數小,故熱穩定性好,可適用于-250℃-250℃這一較寬的溫度范圍。
7.添加固體潤滑劑
人們熟悉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態的形式單獨使用外,也常將其分散于水或油中,或者添加到潤滑脂中使用 [3] 。
炭-石墨軸承的應用范圍編輯
1.應用在軸承運轉時不準許使用油脂潤滑劑的地方
例如食品、飲料、紡織、化學等工業部門中使用的運輸機、造紙工業用的干燥機、紡織工業中的布干燥機、人造纖維織機和香煙制造設備及潛水泵用機等的軸承。在這些地方油脂潤滑劑被禁止使用,而炭-石墨軸承的自潤滑性能很強,可不需要使用潤滑油而進行干運轉,因此,在這些部門可以廣泛使用。
2.應用在因溫度高而普通軸承不能使用的地方
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節機等的軸承均可使用炭-石墨軸承,而能保證其正常運轉。
3.應用在化學和紡織等工業中
有些軸承運行在有腐蝕性的氣體或者液體之中,在這種場合下,不但禁止使用油脂潤滑劑,而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運轉的離心泵;軸承在汽油、石臘、煤油等液體里運轉的燃料計量泵;主葉輪軸承浸在熱水中運行的中心熱循環泵;軸承運行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運轉的自動洗滌機;軸承浸在各種液體里的液體測量計,以及軸承運行在有酸噴濺的人造纖維濕法紡織機等,都采用炭-石墨軸承。另外,現代科技還需要炭-石墨軸承能夠在放射性介質復雜環境中安全使用等 [3] 。
總結編輯
總之,現代的軍事、經濟、工業的發展對炭-石墨軸承提出了更高的要求,高密高強炭-石墨材料越來越受歡迎??梢酝ㄟ^細化原材料粒度,改良浸漬工藝、向炭-石墨基材中添加炭纖維、聚四氟乙烯、二硫化鉬等添加劑來改善炭-石墨軸承的性能,哈炭廠研制的潛水泵用新型軸承M209F和印染行業用復合炭-石墨軸承,便是對原炭-石墨軸承成功的改良,使之適應了新環境,延長其使用壽命,有時甚至可以代替密封材料制成滑片、活塞桿、密封環、軸承等零件用于各個領域,可見,其應用還有待進一步開發 [1] 。

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