Funcția lagărelor de alunecare este de a susține sarcini și de a aluneca unul împotriva celuilalt. Rulmenții de alunecare pot fi împărțiți în două tipuri: frecare crescută și frecare redusă. Lagărele de alunecare ale arborelui cotit al motorului cu ardere internă sunt anti-fricțiune, iar stratul lor de aliaj de rulmenți trebuie să fie un material cu coeficient de frecare scăzut, ceea ce reduce, de asemenea, frecarea și uzura rulmenților. Bucșele lagărelor din aliaj sunt perechi importante de frecare la motoare. Aliajul rezistent la uzură utilizat pentru fabricarea rulmenților de alunecare și căptușeala acestora se numește aliaj de rulmenți, cunoscut și ca aliaj de rulmenți de alunecare sau aliaj de rulmenți.
1. Caracteristici de performanță și microstructură ale bucșei rulmenților din aliaj pentru motoarele cu ardere internă
Funcția rulmenților de alunecare este nu numai de a susține piesele rotative, ci și de a rezista forței de inerție a pieselor în mișcare sub presiunea gazului, precum și de a rezista la sarcina termică generată de frecare. Pe rulment, partea rulmentului care intră direct în contact cu arborele suportă sarcina și are mișcare relativă cu arborele. Pentru a reduce frecarea și uzura, sunt prezentate diferite cerințe pentru materialul rulmentului. Pe lângă faptul că necesită un coeficient scăzut de frecare și rezistență la uzură între perechile de frecare, trebuie îndeplinite și următoarele puncte: ar trebui să aibă suficientă rezistență la compresiune, rezistență la oboseală și capacitatea de a rezista la impacturi.
Partea arborelui susținută de rulmenți se numește șurub, piesele care se potrivesc cu rulment se numesc bucșă lagăr, bucșa lagăr cilindric se numește manșon, iar partea în care este instalată bucșa rulment se numește colectiv carcasă. Jumătatea superioară se numește capacul rulmentului, iar jumătatea inferioară se numește scaunul rulmentului. Capacul și scaunul sunt conectate prin șuruburi, iar suprafața de îmbinare a celor două este situată printr-un opritor sau un știft. Pot fi amplasate diferite grosimi de șaibe pentru a regla jocul lagărului.
Carcasa de rulment al unui motor cu ardere internă este o componentă de alunecare în rulmentul de alunecare al motorului cu ardere internă, cu o suprafață cilindrică semicirculară în formă de țiglă, numită carcasă de rulment. Datorită greutății mari a arborelui motorului cu ardere internă nu pot fi utilizați rulmenți de rulare, ci doar rulmenți de alunecare. Suprafața de îmbinare a majorității rulmenților este orizontală și există și altele înclinate pentru a se adapta cerinței ca direcția sarcinii să fie aproape perpendiculară pe suprafața îmbinării. Pentru confortul pătrunderii uleiului de lubrifiere între suprafețele de frecare, există găuri de injecție a uleiului pe capacul rulmentului și caneluri axiale de ulei pe bucșa rulmentului pentru distribuirea uleiului de lubrifiere. Capacele și scaunele rulmenților sunt în cea mai mare parte din fontă, iar cele care suportă sarcini grele sunt din oțel turnat sau plăci de oțel sudate.
Există mai multe tipuri de rulmenți radiali de alunecare, inclusiv tip split, tip integral, tip flanșă și tip autopoziționare. Capacul rulmentului de tip split poate fi deschis pentru o instalare ușoară în gâtul arborelui și este ușor să reglați jocul rulmentului după ce carcasa rulmentului este uzată. Structura lagărului integral este simplă, dar jurnalul trebuie instalat de la un capăt, iar jocul nu poate fi reglat după uzură. Suprafața de instalare a lagărului cu flanșă este perpendiculară pe linia centrală a rulmentului. Rulmenții cu autopoziționare pot regla automat axa pentru a se adapta la deformația de îndoire a arborelui. Diametrul interior al unui rulment de alunecare radial se numește diametrul rulmentului. Dimensiunea axială a carcasei rulmentului se numește lățimea rulmentului. Raportul dintre lățimea rulmentului și diametrul rulmentului se numește raport de aspect, care este, în general, considerat {{0}}.4-1.5. Pentru a reduce dimensiunile axiale (cum ar fi la motoarele cu ardere internă), se consideră și 0,25.
La rulmenții de alunecare, carcasa și căptușeala rulmentului sunt utilizate direct împreună cu gâtul arborelui, provocând frecare între ele și, de asemenea, suportând sarcini alternative și de impact. Datorită procesului de fabricație complex, costului ridicat și înlocuirii dificile a arborelui, care este o componentă importantă a mașinii, pentru a asigura o uzură minimă a arborelui, duritatea carcasei rulmentului ar trebui să fie mult mai mică decât cea a jurnalului. Dacă este necesar, carcasa lagărului uzată poate fi înlocuită, iar arborele poate fi utilizat în continuare.
Lagărele de alunecare trebuie să aibă suficientă rezistență la compresiune și rezistență la oboseală; Performanță anti-fricțiune bună (coeficient de frecare scăzut); Rezervă bună a funcției uleiului de lubrifiere; Bună rulare în performanță; Bună conductivitate termică și rezistență la coroziune; Performanță bună a procesului; Faceți-l ușor de fabricat și accesibil. Dacă un material nu poate îndeplini simultan cerințele de performanță de mai sus, aliajele lagărelor glisante pot fi turnate pe bucșa rulmentului din oțel 08 prin metoda de turnare pentru a produce rulmenți bimetalici.
2. Materiale de aliaj utilizate în mod obișnuit pentru bucșa rulmenților motorului cu ardere internă
Materialele lagărelor glisante ale motorului cu ardere internă sunt materiale utilizate pentru fabricarea pieselor, cum ar fi bucșele și manșoanele rulmentului. Aceste piese sunt cupluri de frecare care se potrivesc direct cu arborele sau cu jurnalul. Materialele lagărelor de alunecare trebuie să aibă o bună reducere a frecării, rezistență la uzură, încorporare, conformitate, rezistență la coroziune și o capacitate portantă suficientă pentru a reduce frecarea și uzura și pentru a prelungi durata de viață a rulmenților. Bucșa rulmentului este realizată din materiale pentru rulmenți de alunecare cu proprietăți bune anti-frecare, inclusiv materiale metalice (cum ar fi aliajul de cupru, aliajul de aluminiu și aliajul babbitt) și materiale nemetalice (cum ar fi plasticul, grafitul, cauciucul și lemnul). Unele materiale metalice cu proprietăți bune anti-fricțiune au rezistență scăzută (cum ar fi aliajul Babbitt) și doar un strat este turnat pe suprafața rulmentului cu rezistență ridicată a materialului, numit căptușeală de rulment. Piesa care susține căptușeala rulmentului se numește suport lagăr și este de obicei realizată din oțel moale, fontă sau bronz. Pentru a îmbunătăți și mai mult performanța suprafeței căptușelii rulmentului, pe suprafața sa poate fi placat un strat subțire de metal (cum ar fi indiul) cu proprietăți anti-fricțiune mai bune. Un rulment format din mai multe straturi din diferite materiale metalice se numește rulment metalic cu mai multe straturi. Un rulment cu pereți groși este unul în care forma găurii interioare nu este afectată în mod semnificativ de forma găurii scaunului rulmentului; Forma găurii interioare depinde în principal de forma găurii scaunului rulmentului, care se numește rulment cu pereți subțiri. Bucșele lagărelor cu pereți subțiri sunt utilizate pe scară largă în mașinile produse în serie, cum ar fi motoarele cu ardere internă și compresoarele de aer.
Principalele elemente (indicatori) pentru evaluarea materialelor lagărelor de alunecare includ: rezistența la compresiune și rezistența la oboseală, rezistența la uzură, rulare, compatibilitatea cu frecare pentru a preveni aderența cu tabul, conformitatea pentru a compensa potrivirea inițială slabă a suprafeței de alunecare, încorporarea de particule dure. pentru a reduce zgârieturile jurnalului, conductivitatea termică, rezistența la coroziune, tehnologia de procesare, prețul etc.
Alegerea materialelor pentru rulmenți de alunecare ar trebui să se bazeze pe factori precum sarcina, viteza, temperatura, condițiile de lubrifiere și durata de viață. Materialele obișnuite pentru rulmenți de alunecare includ aliajul babbitt, aliajele pe bază de cupru și aluminiu, fontă rezistentă la uzură, plastic, cauciuc, lemn și grafit de carbon. Odată cu dezvoltarea motoarelor moderne cu ardere internă spre viteză mare și pe scară largă, au fost propuse cerințe mai mari pentru capacitatea portantă și fiabilitatea rulmenților de alunecare. Capacitatea portantă a materialelor tradiționale pentru rulmenți din aliaj Babbitt, în special la temperaturi ridicate, este relativ scăzută. Pe măsură ce temperatura crește, poate apărea o uzură gravă a adezivului, ducând la accidente de ardere a plăcilor; Aliajele de rulmenți pe bază de cupru au o capacitate portantă mare și rezistență la oboseală, dar conformitatea suprafeței, încorporarea și proprietățile lor de funcționare sunt slabe, ceea ce poate deteriora cu ușurință arborele. Prin urmare, suprafața lor? Este necesar un strat de aliaj de plumb staniu binar sau material de aliaj ternar.
3. Lagăre de alunecare din aliaje de rulmenți pe bază de staniu
Un aliaj cu punct de topire scăzut compus în principal din staniu, antimoniu și cupru, cunoscut și sub numele de aliaj alb sau aliaj de rulmenți. În 1839, americanul Babbitt a obținut un brevet american pentru acest aliaj. Matricea aliajului este o soluție solidă de țesut moale care conține cupru și antimoniu dizolvate în staniu, în care sunt distribuite particule dure compuse din compuși de antimoniu din cupru de staniu. Țesuturile moi au o bună compatibilitate la frecare, complianță și încorporare, în timp ce particulele dure au o anumită capacitate de a suporta sarcini. Aliajul Babbitt are o rezistență scăzută și poate fi folosit doar ca căptușeală de rulmenți pentru rulmenți din oțel moale, fontă sau bronz. Mai târziu, au apărut aliajele de rulmenți compuse în principal din plumb, antimoniu și cupru. Primul se numește aliaj babbitt pe bază de staniu, în timp ce al doilea se numește aliaj babbitt pe bază de plumb. Aliajul Babbitt pe bază de staniu are un preț ridicat și este utilizat în principal pentru rulmenți importanți și rulmenți mari pentru aplicații de mare viteză și sarcini grele.
Performanța aliajului Babbitt pe bază de plumb nu este la fel de bună ca cea a aliajului pe bază de staniu, dar este ieftin, utilizat pe scară largă, potrivit pentru rulmenți cu viteză medie, sarcină medie și încărcare relativ stabilă. Adăugarea de oligoelemente precum crom și beriliu pentru fabricarea aliajelor babbitt de înaltă rezistență este o nouă direcție de dezvoltare. Metoda de reprezentare a aliajelor de rulmenți pe bază de staniu este aceeași cu cea a altor metale neferoase turnate, de exemplu, ZSnSb4Cu4 reprezintă aliaje de rulmenți pe bază de staniu cu o fracție de masă medie de 4% pentru antimoniu și 4% pentru cupru. Aliajul Babbitt este relativ scump și are proprietăți mecanice scăzute. De obicei, este turnat în carcasa de rulment din oțel (oțel 08) pentru a forma rulmenți bimetalici.
Dezavantajul aliajului de rulmenți pe bază de staniu este rezistența scăzută la oboseală și temperatura scăzută admisă (nu mai mare de 150 de grade). Odată ce condițiile de lubrifiere sunt anormale, rulmentul se arde cu ușurință. În același timp, rezistența sa la compresiune nu este suficient de mare, ceea ce face ușor să fie deteriorat atunci când este supus la viteze mari și sarcini grele. Datorită costului ridicat al staniului, dacă condițiile permit, se pot folosi rulmenți pe bază de plumb în locul aliajelor de rulmenți pe bază de staniu.
4. Rulmenți de alunecare din aliaje de rulmenți pe bază de plumb
Aliajul de rulmenți pe bază de plumb este, de asemenea, un tip de aliaj de rulmenți cu matrice moale și puncte dure, care este compus din elemente de aliaj, cum ar fi antimoniul, staniul și cuprul. Rezistența, duritatea, conductivitatea termică și rezistența la coroziune a aliajelor de rulmenți pe bază de plumb sunt mai mici decât cele ale aliajelor de rulmenți pe bază de staniu, iar coeficientul de frecare este mai mare, dar prețul este mai ieftin. Potrivit pentru fabricarea bucșei de rulmenți cu sarcini medii și scăzute, cum ar fi rulmenți auto, arborele cotit al tractorului, rulmenți pentru vehicule feroviare etc. Matricea moale din aliajele de rulmenți pe bază de plumb utilizate în mod obișnuit este o soluție solidă formată prin dizolvarea antimoniului în plumb (adică soluție solidă și soluție solidă care conține plumb pe bază de compus SnSb (adică eutectica compusă din soluție solidă (adică ＋ eutectic). Punctele dure sunt compușii SnSb și Cu3Sn. Duritatea, rezistența și duritatea aliajelor de rulmenți pe bază de plumb sunt mai mici decât cele ale rulmenților pe bază de staniu aliaje, dar coeficientul de frecare este mai mare, prețul este mai ieftin și performanța de turnare este bună. Aliajele de rulmenți pe bază de plumb sunt cele mai utilizate și sunt utilizate în mod obișnuit în fabricarea aliajelor de rulmenți care pot rezista la viteze și sarcini mici ca arborele cotit, rulmenții bielei și rulmenții motorului electric ai autovehiculelor și tractoarelor, dar temperatura lor de lucru nu poate depăși 120 de grade Rezistența aliajelor babbitt pe bază de plumb și staniu este relativ scăzută și trebuie turnate în bucșă de rulment din oțel. (de obicei ștanțat cu oțel 08) pentru a forma o căptușeală interioară subțire și uniformă pentru a funcționa eficient. Acest proces se numește căptușeală suspendată.
5. Rulmenți de alunecare din aliaje de rulmenți pe bază de aluminiu
Odată cu dezvoltarea motoarelor de automobile către îmbunătățirea vitezei mari, a sarcinii grele și a turboalimentării, condițiile de lucru ale rulmenților s-au deteriorat, prin urmare, au fost propuse cerințe mai mari pentru materialele pentru rulmenți. Aliajele de rulmenți pe bază de aluminiu posedă, practic, avantajele aliajelor de rulmenți menționate mai sus și compensează deficiențele acestora, prin urmare, aplicarea lor în motoarele de automobile crește pe zi ce trece. Aliajele pe bază de aluminiu includ aliajul aluminiu-antimoniu magneziu, aliajul aluminiu staniu și aliajul aluminiu siliciu. Au o rezistență ridicată la compresiune și rezistență la oboseală, o bună conductivitate termică și rezistență la coroziune și sunt ieftine. Cu toate acestea, compatibilitatea cu frecarea, încorporarea și conformitatea lor sunt slabe și sunt utilizate pe scară largă în motoarele cu ardere internă și lagărele compresoarelor. Aliajul de rulmenți pe bază de aluminiu este un aliaj compus din antimoniu, staniu și alte elemente de aliere adăugate la aluminiu ca matrice, cu densitate scăzută, conductivitate termică bună și rezistență la coroziune și rezistență ridicată la oboseală. Avantajele acestui aliaj sunt conductivitatea termică ridicată, rezistența la coroziune, rezistența la oboseală și rezistența la temperatură ridicată, precum și prețul său scăzut. Dezavantajul este că coeficientul de expansiune este mare și capacitatea anti mușcătură este slabă. În prezent, aliajele de rulmenți pe bază de aluminiu cu un conținut ridicat de staniu sunt cele mai utilizate. Potrivit pentru fabricarea rulmenților de motor de mare viteză (13 m/s) și de rezistență grea (3200MPa). Marca folosită în mod obișnuit este ZAlSn6Cu1Ni1.
Aliajul de rulmenți pe bază de aluminiu este un nou tip de material anti-fricțiune cu materii prime abundente și preț scăzut. Este utilizat pe scară largă în rulmenții pentru automobile, tractor și motor diesel de mare viteză, de lucru grele. Dar coeficientul său de expansiune liniară este mare, ceea ce face ușoară mușcarea și purtarea arborelui în timpul funcționării. Acest lucru poate fi rezolvat prin creșterea durității gâtului arborelui, creșterea jocului lagărului și reducerea valorii rugozității suprafeței lagărului și a gâtului arborelui.
6. Aliaje pe bază de cupru utilizate ca lagăre de alunecare
Aliajele pe bază de cupru utilizate în materialele lagărelor de alunecare includ în principal alama, care este compusă în principal din cupru și antimoniu; Bronz compus în principal din cupru și staniu; Și aliaj de cupru plumb (cunoscut și sub numele de bronz de plumb). Aliajele pe bază de cupru au rezistență ridicată, conductivitate termică bună și rezistență la uzură și permit temperaturi de lucru mai ridicate decât aliajele Babbitt. Cu toate acestea, conformitatea, încorporarea și compatibilitatea cu frecarea lor nu sunt la fel de bune ca aliajele Babbitt și pot fi utilizate ca suporturi de rulment sau materiale de căptușeală. Bronz de staniu care conțin staniu și fosfor utilizate în mod obișnuit, potrivite pentru rulmenți cu viteză medie de rezistență grea sau încărcați la impact; Bronz de staniu care conține staniu, zinc și plumb, potrivit pentru rulmenți cu viteză medie și sarcină medie; Bronzul cu plumb are o mare capacitate portantă și rezistență la oboseală, făcându-l potrivit pentru rulmenți cu viteze mari și supuși la sarcini de impact; Bronzul de aluminiu are o rezistență ridicată și o rezistență bună la coroziune, făcându-l potrivit pentru rulmenți cu viteză redusă și pentru sarcini grele. Alama are în general performanțe mai scăzute decât bronzul, dar este ieftină și este utilizată în principal la rulmenți cu viteză mică. Cu toate acestea, alama care conține mangan și siliciu are performanțe mai bune decât bronzul de staniu. Unele bronz pot fi, de asemenea, folosite la fabricarea rulmenților, așa că sunt numite aliaje de rulmenți pe bază de cupru, cum ar fi bronzul de staniu, bronzul de aluminiu, bronzul de plumb și bronzul de antimoniu. În comparație cu aliajul Babbitt, are rezistență ridicată la oboseală și capacitate portantă, rezistență excelentă la uzură, conductivitate termică și coeficient de frecare scăzut. Prin urmare, poate fi folosit ca rulment pentru a rezista la sarcini mari, viteze mari și temperaturi ridicate.
7. Rulmenți de alunecare din aliaje de rulmenți multistrat
Aliajul pentru rulmenți multistrat este un material compozit anti-uzură. De exemplu, rularea unuia dintre aliajele de staniu-antimoniu, aliajele de plumb-antimoniu, aliajele de cupru-plumb, aliajele pe bază de aluminiu etc. împreună cu benzi de oțel cu conținut scăzut de carbon pentru a forma compozite bimetalice. Pentru a îmbunătăți și mai mult conformitatea, rezistența la coroziune și încrustație, pe suprafața aliajului anti-uzură cu două straturi poate fi aplicat un strat moale și subțire, care constituie un material anti-uzură cu trei straturi, cu o mai bună anti-uzură și abraziune. rezistenţă. Caracteristicile acestui aliaj multistrat sunt de a crește spatele de oțel și de a reduce grosimea stratului de aliaj anti-fricțiune pentru a îmbunătăți rezistența la oboseală și de a folosi acoperiri pentru a îmbunătăți proprietățile suprafeței.
8. Concluzie
În rezumat, structura structurală a aliajelor de rulmenți este caracterizată de distribuția uniformă a particulelor de fază tare pe o matrice de fază moale sau distribuția uniformă a particulelor de fază moale pe o matrice de fază tare. Aliajul pentru rulmenți ar trebui să aibă o rezistență bună la uzură și o performanță de reducere a uzurii; Are o anumită rezistență la compresiune și duritate și suficientă rezistență la oboseală și capacitate portantă; Plasticitate bună și rezistență la impact; Are proprietăți bune anti mușcătură; Conformitate bună; Performanță bună în inlay; Ar trebui să aibă o conductivitate termică bună, rezistență la coroziune și un coeficient mic de dilatare termică. Materialul rulmentului necesită un coeficient de frecare scăzut cu suprafața arborelui, uzură minimă a gâtului arborelui și capacitatea de a rezista la o presiune specifică suficientă, un coeficient de expansiune scăzut și o rezistență bună la coroziune. Pentru motoarele de performanță generală, bucșa rulmentului din aliaj de aluminiu cu staniu ridicat are un raport de performanță ridicat al costurilor. Prin urmare, a devenit unul dintre principalele materiale pentru bucșa rulmentului motoarelor cu ardere internă. Odată cu dezvoltarea continuă a științei și tehnologiei și a industriei auto, designul motoarelor moderne s-a dezvoltat în direcția „viteză mare, presiune înaltă, putere mare și consum redus de energie”. Cercetătorii au aplicat tehnologia micro nano în domeniul materialelor speciale din aliaje anti-fricțiune și au dezvoltat materiale aliaje microcristaline care au nevoi speciale pentru a îndeplini anumite cerințe de performanță unice. Materialele speciale de rulment microcristaline nu numai că umple golul materialelor anti-fricțiune din China, dar mențin și dezvoltarea sincronă cu tehnologia mondială a aliajelor microcristaline în ceea ce privește performanța unică a materialului.
2024 2 maiSăptămână MarginalRecomandare de produs:
Rulmenți din plastic auto-lubrifianți:
Rulmenți auto-lubrifianți bobinați cu filament, fibră de sticlă de înaltă rezistență cu rășină epoxidică coaptă cu PTFE și fibră specială ca căptușeală a rulmentului, materialul din spate oferă o capacitate de încărcare mare, iar căptușeala rulmentului oferă frecare scăzută în condiții uscate. Prin urmare, această structură specială a oferit o caracteristică remarcabilă anti-uzură și performanță anti-impact, potrivită pentru aplicații de sarcină mare cu rezistență ridicată la coroziune, cum ar fi mașini de ridicare, mașini logistice, mașini agricole și mașini portuare, etc. Această structură specială a oferit un remarcabil anti- caracteristică de uzură și performanță anti-impact, potrivite pentru sarcini mari cu aplicații cu rezistență ridicată la coroziune, cum ar fi mașini de ridicare, mașini logistice, mașini agricole și mașini portuare etc.
