專利名稱：采用高分子材料提高大型滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械軸承技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體的說(shuō)，設(shè)計(jì)的是一種采用高分子材料提高大型滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑的方法。
背景技術(shù)：
大型滑動(dòng)軸承廣泛應(yīng)用于大型的回轉(zhuǎn)機(jī)械中，如大型球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、船舶推進(jìn)電機(jī)、冷卻機(jī)等。對(duì)于這類負(fù)荷大、轉(zhuǎn)速較低的軸承來(lái)說(shuō)，建立安全可靠的潤(rùn)滑油膜和自潤(rùn)滑保護(hù)，是近年來(lái)研究的重點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外對(duì)滑動(dòng)軸承作了大量研究，提出了一些設(shè)計(jì)方案，其中包括大型滑動(dòng)軸承的機(jī)械潤(rùn)滑以及軸承自潤(rùn)滑等。高分子材料(PEEK材料)是繼通用塑料、工程塑料之后于上個(gè)世紀(jì)70年代初研究開(kāi)發(fā)成功的第三代高分子材料的一個(gè)新領(lǐng)域。它具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐輻射以及尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，在電子電器、航空航天、汽車、機(jī)械制造等高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。PEEK復(fù)合材料的成型可采用擠出、注射、模壓等方法，其中最常用是高溫注射成型和高溫模壓成型法。高溫注射成型要求使用雙螺桿擠出機(jī)，首先將PEEK及各種填料的混合物進(jìn)行機(jī)械混合，盡量分散均勻，然后使其進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)造粒，使各組分在樹(shù)脂熔融塑化過(guò)程中充分捏合，所得粒料在高溫注塑機(jī)注射成型。由于注射成型工藝的影響，PEEK用于大型滑動(dòng)自潤(rùn)滑軸承的形狀尺寸受到限制，目前國(guó)內(nèi)最大的用于滑動(dòng)軸承的PEEK復(fù)合材料尺寸為200mm×500mm。大型滑動(dòng)軸承的軸徑可以達(dá)到500mm以上，因此，如何確定PEEK復(fù)合材料在大型滑動(dòng)軸承應(yīng)用中的裝配工藝顯得就異常重要。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，閻家賓在《軸承》2001(7)發(fā)表的“鑲嵌自潤(rùn)滑軸承性能參數(shù)試驗(yàn)研究”，通過(guò)對(duì)自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承科技專利文獻(xiàn)的分析，綜述了各種材料作為自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承材料的優(yōu)缺點(diǎn)，并介紹了滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用及特點(diǎn)。盡管該研究對(duì)自潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑進(jìn)行了論述。然而，從國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的分析可以發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外針對(duì)PEEK材料在大型滑動(dòng)軸承中的應(yīng)用未見(jiàn)正式報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外針對(duì)PEEK材料應(yīng)用于大型自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承研究的空白，提供一種采用高分子材料提高大型滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑的方法，使其保證軸與軸承的軸瓦摩擦均勻和形成連續(xù)的潤(rùn)滑、避免PEEK材料的脫落，以保證軸承的正常工作。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明針對(duì)軸徑大于500mm的大型自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，利用多塊200mm×500mm的PEEK材料進(jìn)行拼接安裝，將PEEK材料裝配在大型滑動(dòng)軸承軸瓦上，具體為采用單塊燒結(jié)工藝，在軸瓦內(nèi)徑加工內(nèi)槽，并利用黏合劑、銅基板和銅粉層為基礎(chǔ)對(duì)PEEK材料進(jìn)行燒結(jié)固定，最后利用固定螺釘進(jìn)行加固。
本發(fā)明具體步驟如下(1)對(duì)每一塊PEEK材料，本發(fā)明將銅粉層和PEEK材料在110攝氏度的溫度下一起燒結(jié)在銅基板上，并成為一體，使包含PEEK材料的該整體厚度為4mm，中PEEK材料本身的厚度為2mm)；然后采用美國(guó)SGS環(huán)保型UL無(wú)苯黃膠UB-100黏合劑(該黏合劑的優(yōu)點(diǎn)是黏結(jié)強(qiáng)度高、便于清理)，將燒結(jié)后的PEEK材料固定于滑動(dòng)軸承的軸瓦。
(2)將固定后的PEEK材料平均每8平方厘米用一個(gè)M6的沉頭銅制螺釘進(jìn)行加固，形成均勻分布的M6的沉頭銅制螺釘固定。PEEK材料之間的連接縫隙為3-5mm，利用巴氏合金對(duì)PEEK材料的連接縫隙進(jìn)行填充以形成連續(xù)的油膜潤(rùn)滑。
(3)采用巴氏合金進(jìn)行填充后，利用車床將巴氏合金填充部分進(jìn)行局部加工，使填充后的巴氏合金與PEEK材料為同一個(gè)圓周面，其圓周度要小于30um，以保持其受載均勻。
本發(fā)明針對(duì)PEEK材料尺寸形狀的在大型自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承中應(yīng)用的限制，采用無(wú)縫隙多塊拼接的工藝方式，并采用銅基燒結(jié)和沉頭螺釘固定雙層裝配方式相結(jié)合的裝配方式，使PEEK材料裝配在軸瓦內(nèi)徑，從而保證了大型滑動(dòng)軸承的自潤(rùn)滑，避免大型球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、船舶推進(jìn)電機(jī)和冷卻機(jī)等大型設(shè)備由于軸承故障造成的損失。


圖1為本發(fā)明的PEEK在大型滑動(dòng)軸承中的裝配方式。
具體實(shí)施例方式
PEEK復(fù)合材料克服巴氏合金滑動(dòng)軸承無(wú)法斷油的缺陷，在停止供油的情況下可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)120小時(shí)以上。針對(duì)PEEK材料形狀尺寸的限制，本發(fā)明采用多塊拼接的工藝方式。針對(duì)PEEK材料的連接縫隙，本發(fā)明利用巴氏合金對(duì)PEEK材料的連接縫隙進(jìn)行填充以形成連續(xù)的油膜潤(rùn)滑。如圖1所示，本發(fā)明在軸瓦內(nèi)徑加工內(nèi)槽，并利用黏合劑、銅基板和銅粉層為基礎(chǔ)對(duì)PEEK材料進(jìn)行燒結(jié)固定；最后利用固定螺釘進(jìn)行加固，以確保其可靠性。
實(shí)施例在進(jìn)行PEEK材料裝配之前，對(duì)PEEK材料進(jìn)行性能測(cè)試。本發(fā)明將PEEK材料裝配在內(nèi)徑為35mm的軸瓦上(制作相同的兩套)，對(duì)其中一套裝配PEEK材料的實(shí)驗(yàn)軸瓦浸油。根據(jù)PEEK材料大型滑動(dòng)軸承應(yīng)用中的載荷狀況，確定PEEK材料性能測(cè)試的載荷為5MP載荷和線速度為2.1m/s，連續(xù)運(yùn)行120小時(shí)后停止實(shí)驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)軸瓦的溫度、PEEK材料的磨損量和摩擦系數(shù)進(jìn)行采樣記錄，完成PEEK材料浸油潤(rùn)滑實(shí)驗(yàn)。將另外一套裝配PEEK材料的實(shí)驗(yàn)軸瓦一次性浸油，也在5MP載荷和線速度為2.1m/s的條件下進(jìn)行干摩擦實(shí)驗(yàn)，連續(xù)運(yùn)行120小時(shí)后停止實(shí)驗(yàn)；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也對(duì)軸瓦的溫度、PEEK材料的磨損量和摩擦系數(shù)進(jìn)行采樣記錄，完成PEEK材料干摩擦實(shí)驗(yàn)。在確定PEEK材料在磨損量小于40um、最終溫度小于80度和摩擦系數(shù)低于0.08的情況下，采取下述方案進(jìn)行裝備。
根據(jù)測(cè)試結(jié)果(表一和表二)可以得出如下結(jié)論在停止供油的情況下(連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)120小時(shí))，其在最終磨損量和最終溫度等性能方面可以滿足滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑性能要求；PEEK材料在最終磨損量等性能方面可以達(dá)到預(yù)期設(shè)定的指標(biāo)100um)，且因?yàn)樯崦娣e的原因，其最終溫度隨軸徑的變大而降低，這有利于大型滑動(dòng)軸承的自潤(rùn)滑性能。
表一干摩擦和浸油摩擦對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)(PEEK材料型號(hào)CSB-80)

表二不同軸徑條件下PEEK材料干摩擦對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)(PEEK材料型號(hào)CSB-80)

根據(jù)上述結(jié)論，本實(shí)施例確定如下裝配方案針對(duì)軸徑為700mm的大型自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，本發(fā)明利用4塊200mm×500mm的PEEK材料進(jìn)行拼接。本實(shí)施例將銅粉層和PEEK材料在110攝氏度的溫度下一起燒結(jié)在銅基板上，并成為一體，使PEEK材料的整體厚度為4mm(其中PEEK材料本身的厚度為2mm)；采用美國(guó)SGS環(huán)保型UL無(wú)苯黃膠UB-100黏合劑，將燒結(jié)后的PEEK材料固定于滑動(dòng)軸承的軸瓦；針對(duì)黏結(jié)后的PEEK材料平均每8平方厘米用一個(gè)M6的沉頭銅制螺釘進(jìn)行加固，形成均勻分布的M6的沉頭銅制螺釘固定；整個(gè)軸承采用4塊200mm×500mm的PEEK材料進(jìn)行拼接，PEEK材料之間的連接縫隙為3-5mm，利用巴氏合金對(duì)PEEK材料的連接縫隙進(jìn)行填充以形成連續(xù)的油膜潤(rùn)滑；采用巴氏合金進(jìn)行填充后，最后利用車床將巴氏合金填充部分進(jìn)行局部加工，使填充后的巴氏合金與PEEK材料為同一個(gè)圓周面，其圓周度要小于30um。
采用上述方法可以保證軸與軸承的軸瓦摩擦均勻和形成連續(xù)的潤(rùn)滑、避免PEEK材料的脫落，以保證軸承的正常工作，并在緊急情況下啟動(dòng)PEEK自潤(rùn)滑，從而避免大型球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、船舶推進(jìn)電機(jī)和冷卻機(jī)等大型設(shè)備由于軸承故障造成的損失。
權(quán)利要求
1.一種采用高分子材料提高大型滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑的方法，其特征在于，針對(duì)軸徑大于500mm的大型自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，利用多塊200mm×500mm的PEEK材料進(jìn)行拼接安裝，將PEEK材料裝配在大型滑動(dòng)軸承軸瓦上，具體為采用單塊燒結(jié)工藝，在軸瓦內(nèi)徑加工內(nèi)槽，并利用黏合劑、銅基板和銅粉層為基礎(chǔ)對(duì)PEEK材料進(jìn)行燒結(jié)固定，最后利用固定螺釘進(jìn)行加固，用巴氏合金進(jìn)行填充。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用高分子材料提高大型滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑的方法，其特征是，包括如下步驟(1)對(duì)每一塊PEEK材料，將銅粉層和PEEK材料在110攝氏度的溫度下一起燒結(jié)在銅基板上，并成為一體，使包含PEEK材料的該整體厚度為4mm，其中PEEK材料本身的厚度為2mm，然后采用黏合劑將燒結(jié)后的PEEK材料固定于滑動(dòng)軸承的軸瓦；(2)將固定后的PEEK材料平均每8平方厘米用一個(gè)M6的沉頭銅制螺釘進(jìn)行加固，形成均勻分布的M6的沉頭銅制螺釘固定，利用巴氏合金對(duì)PEEK材料的連接縫隙進(jìn)行填充以形成連續(xù)的油膜潤(rùn)滑；(3)采用巴氏合金進(jìn)行填充后，利用車床將巴氏合金填充部分進(jìn)行局部加工，使填充后的巴氏合金與PEEK材料為同一個(gè)圓周面，以保持其受載均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的采用高分子材料提高大型滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑的方法，其特征是，所述的黏合劑，采用美國(guó)SGS環(huán)保型UL無(wú)苯黃膠UB-100黏合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用高分子材料提高大型滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑的方法，其特征是，PEEK材料之間的連接縫隙為3-5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用高分子材料提高大型滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑的方法，其特征是，填充后的巴氏合金與PEEK材料為同一個(gè)圓周面，其圓周度要小于30um。
全文摘要
一種機(jī)械軸承技術(shù)領(lǐng)域的采用高分子材料提高大型滑動(dòng)軸承自潤(rùn)滑的方法。本發(fā)明針對(duì)軸徑大于500mm的大型自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，利用多塊200mm×500mm的PEEK材料進(jìn)行拼接安裝，將PEEK材料裝配在大型滑動(dòng)軸承軸瓦上，具體為采用單塊燒結(jié)工藝，在軸瓦內(nèi)徑加工內(nèi)槽，并利用黏合劑、銅基板和銅粉層為基礎(chǔ)對(duì)PEEK材料進(jìn)行燒結(jié)固定，最后利用固定螺釘進(jìn)行加固，用巴氏合金進(jìn)行填充。本發(fā)明采用無(wú)縫隙多塊拼接的工藝方式，并采用銅基燒結(jié)和沉頭螺釘固定雙層裝配方式相結(jié)合的裝配方式，使PEEK材料裝配在軸瓦內(nèi)徑，從而保證了大型滑動(dòng)軸承的自潤(rùn)滑，避免大型球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、船舶推進(jìn)電機(jī)和冷卻機(jī)等大型設(shè)備由于軸承故障造成的損失。
文檔編號(hào)F16C33/14GK1828074SQ20061002547
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者彭穎紅, 胡文彬, 周飛, 李大永, 尹忠慰 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)