选择青铜轴承材料

轴承设计材料特性轴承青铜家族总结

跨越青铜袖轴承并不是所有不寻常的,即使在严重的操作条件下,几十年而言已经表现得令人满意。事实上,一个正确设计和维护的青铜轴承通常比它所使用的设备更长。实现这种性能并不困难,但它需要声音设计,右轴承材料,准确的制造,以及任何机械设备,勤奋维护。

青铜器无疑是最通用的轴承材料类别,提供了广泛选择的合金和成分的广泛性能。这个数据表描述了最常用的标准承载青铜,旨在帮助设计师选择正确的青铜在手头的工作。

轴承设计

良好的轴承设计涉及三个基本要素:了解服务环境,设计适当的润滑,并为工作选择最佳轴承材料。准确评估预期的服务条件不能过分强调;这是所有后续决策的基础。创建或至少识别轴承将运行的润滑模式同样重要。有时可以通过设计建立模式;其他次是通过操作条件简单地决定。

最后,选择的轴承材料必须适合使用环境和运行模式。轴承青铜提供的广泛性能简化了材料选择过程,并有助于确保所选合金将提供最佳轴承性能。

服务条件


确保最佳轴承性能的最重要先决条件是了解或准确预测使用条件。主要的考虑范围包括:
  • 负载,稳定和影响,
  • 设计荷载下的速度,
  • 振荡运动,即少于全旋转,
  • 腐蚀性环境中,
  • 肮脏的环境和/或润滑剂,
  • 温度,
  • 频繁的启动和停止操作,
  • 可疑或可中断的润滑剂供应,
  • 轴或期刊错位,
  • 轴承与轴的硬度差。

满足经常操作条件的特定组合的经常相互矛盾的需求,预期使每个轴承设计成为妥协。涉及极端负载,速度或温度的条件,无论是低还是高,都尤为挑战性。轴承设计师的任务是优化妥协,以实现成品中的最佳性能。

操作模式


已经确定了轴承的操作条件,下一步是建立在式润滑模式 - 流体动力学,边界或混合膜。有时这可以通过设计完成,其他次数必须默认接受。

流体动力学模式

提供最低摩擦和最小磨损的模式称为流体动力或全膜操作。在这种模式下,轴承与轴(轴颈)之间的偏心空间中的连续油膜将轴承与轴(轴颈)完全分离(图1).轴承与轴颈相对运动产生的动水压力作用于油。水动力条件由:

  • 图1.在操作条件下套筒轴承的偏心位置。 图1。在操作条件下套筒轴承的偏心位置。全胶片模式由H的有限值表示。
  • 速度大于25 sfpm,
  • 单向运动(没有振荡),
  • 适当的润滑剂粘度(较高粘度增加负载承载能力,较低的粘度降低摩擦系数)
  • 适当的润滑剂流量:流量必须是连续的,不小于表达式近似的最小水平:
    1= 29.3 x 10-9l + 0.0043 w / d md2N,流量
    1= 3.32 x 10-3L 0.0043 W/D mD2N、 每分钟滴数
    1 Cu cm = 30滴
    C-径向间隙,英寸
    D-轴颈直径英寸
    e- 偏心或径向轴颈位移,
    E- 杂交率
    l-轴承长度,英寸
    - 清关因素
    N- 旋转速度-RPM
    1- 全胶片的最低油流量
    W—稳定负载—待支撑负载,lb
    Z-润滑油绝对粘度厘泊。

套筒轴承的操作模式描述于轴承特性数量。A.与其他因素相关的a的值决定了轴承是否将流动地操作。通过等式计算特征数:

一个=m2W / D2Zn.

在哪儿,
= 1000 * 2c / d

和,
C=径向间隙,单位为英寸,
Z=绝对润滑剂粘度厘泊。

这称为清关因素,它以2C / D编写的总径流间隙,并且包括乘法器1000,即保持数字易于管理。

如果可以调节负载,速度和其他因素,使得轴承率在0.0005和0.50之间,轴承应以全胶片模式运行。轴承及其期刊在实践中使用给定的偏心率,即,轴通过距离略微偏离轴承的真实中心,E,(图1).然后我们可以将偏心率E定义为:

E= E / c
E=轴颈偏心率
e轴颈的偏心距或径向位移。

这使我们能够根据a、E和轴承的L/D比构建图表。那张图,,图2,俗称“心形曲线”由于其形状。它根据A、E和L/D比划定区域,这决定了运行模式。位于心形区域内的轴承将以全膜或流体动力模式运行。位于心形区域外的轴承将不会以全膜或流体动力模式运行,但靠近心脏的轴承可能在部分流体动力条件下运行,如下所述。

图2。“心形曲线”描绘全膜或流体动力模式下的操作。

通过将所有因子锗达到共同轴承配置的桌子的可用性,设计师的作业已经大大简化了。这些已被编制为铸造青铜液动力套筒轴承性能桌子,可从铜开发协会公司获得超过90,000个轴承条件。爱游戏 意甲爱游戏中心下载安装

由于轴承和轴颈在水动力模式下不接触,摩擦系数可低至0.001。(这相当于通过高精度滚珠轴承获得的水平,比通过滚子轴承获得的水平要好得多。)此外,由于没有金属对金属的接触,就不会磨损,轴承的寿命应该是无限期的。从理论上讲,全膜轴承唯一要考虑的重要材料性能是轴承合金要足够强,以支持施加的负载。然而,在启动(或关闭)时,速度不足以立即建立全膜操作。这意味着轴承至少暂时地在流体动力范围之外运行,并且可能存在实际的金属与金属的短暂接触。负荷或润滑油粘度的极端突变也会产生同样的效果。流体动力轴承通常能在有限的时间内承受高达10倍于设计负荷的负荷或冲击负荷的变化。

边界润滑模式


来自轴承材料观点的最苛刻的条件是轴承和轴实际触摸或仅通过微观的油薄膜分离。这是边界胶片操作模式。界限胶片条件存在:
  • 脂润滑轴承,
  • 轴承只能通过手动注油或润滑脂进行定期润滑,
  • 运动是往复运动(振荡),或
  • 表面速度小于10 sfpm。

在边界条件下运行的轴承在材料选择上要求非常谨慎。轴承合金必须有低的内在摩擦,它必须抵抗焊接和粘接,它应该有高的导热性,以消除轴承表面的摩擦热。

混合膜模式


在流体动力学和边界制度之间呈现称为混合膜模式的条件。这里,轴承表面的一部分由流体动力油膜支撑,而其余的用金属 - 金属(或边界膜)接触操作。这可能是三种操作模式中最常见的。

材料特性

许多数百万轴承在边界和混合胶片模式下成功运行,为整个服务生活。与流体动力学润滑轴承相比,这需要的唯一罚款是摩擦的增加,因此更高的能量消耗。然而,轴承寿命将非常依赖于轴承材料的选择。甚至流体动力学轴承均在启动期间穿过边界和混合膜模式,并关闭或面对瞬态镦粗条件时。这意味着材料选择是所有袖子轴承的重要设计考虑因素,无论其操作模式如何。良好轴承材料的一般属性是:

  • 低摩擦系数与硬轴材料,
  • 钢轴颈良好的磨损行为(得分阻力),
  • 吸收和丢弃小污染物颗粒的能力(戒烟性),
  • 适应和调整轴粗糙度和未对准(一致性)的能力,
  • 高抗压强度,
  • 高疲劳强度,
  • 耐腐蚀性能,
  • 低剪切强度(在轴承到轴界面处),
  • 结构一致性,以及
  • 合理的成本和准备就绪。

然而,在这些时期内,材料的固有摩擦特性非常重要,但是当轴承在边界模式下操作时,这是简要的。低摩擦系数是材料抗焊接抗焊接的一个因素,因此得分,钢轴。用于钢的铜绿币的摩擦系数0.08和0.14。在磨损期间,或者当存在绝对没有润滑剂时,摩擦系数可以为约0.12至高达0.18至0.30。相比之下,钢上铝磨损过程中的摩擦系数为0.32,钢上的钢是1.00。

虽然通常努力保持轴承及其润滑剂清洁,但一定程度的污染几乎是不可避免的。良好的轴承材料应该能够通过将小型污垢颗粒嵌入其结构中,使它们远离钢轴,否则可能会刮伤。

同样,轴可能未对准,或者不完全平滑地存在危险。因此,可以将轴承合金稍微致意,或者略微呈符合“磨损”以补偿差异。该属性称为符合性:它与材料的硬度和压缩屈服强度有关。高屈服强度也与良好的疲劳抗性有关。这些属性在一起主要限定了材料的承载能力。

对于在侵略性环境中运行的轴承中的轴承,或者对于长时间保持空闲的轴承,需要足够的耐腐蚀性尤为重要。因此,良好的耐腐蚀性增加了使用寿命和保质期。

轴承材料应具有结构均匀性,其性质不应随着表面层磨损而变化。另一方面,使用诸如铅镀青铜的合金,因为它们在轴承/轴颈界面提供铅的润滑膜。铅具有低剪切强度,并且能够填充轴的不规则性,如果暂时中断,则能够作为应急润滑剂。

最后,轴承材料应具有成本效益,并在短时间内获得。在所有这些属性中没有单轴承材料擅长,这是轴承设计始终涉及妥协的原因之一。然而,青铜轴承合金提供了这种广泛选择的材料特性,其中一个可以始终符合特定设计的需求。

轴承青铜家族

轴承龙头列于表格1通过他们的非合金指定,标准规格覆盖各自。十七个轴承龙头列入五个合金家族,具有类似的组成和性质。锡隆越主要依赖于锡的力量;牵引锡铜铜还含有适度的铅,以便更好的抗耐抗磨削性能,但以牺牲一些强度为代价;高铅锡铜铜具有最高的润滑性,而是最低的强度,铝金龙和锰青铜供应应用,这些应用需要其极高的强度和优异的耐腐蚀性。爱游戏火箭联盟每个家庭的成员都有类似的财产,家庭成员之间的差异,允许根据经济考虑的选择或根据需要定制特定应用的合金。爱游戏火箭联盟

表格1。铸造青铜轴承合金规格
合金 ASTM. SAE. AMS 米尔 美联储
C90300 B271
B505
B584
J461,
J462
(以前620)
C-15345,合金8
C-22087
c - 11866, COMP.26
C-22229.
QQ-C-390
C90500 B271
B505
B22
B584
J461,
J462
(62年以前)
4845 QQ-C-390
C90700. B505 J461,
J462
(以前65)
QQ-C-390
C92200 B271
B505
B61.
B584
J461,
J462
(以前622)
C-15345,合金9
B-16541
QQ-C-390
C92300 B271
B505
B584
J461,
J462
(原名621)
C-15345,合金10
B-16540
QQ-C-390
C92700. B271
B505
J461,
J462
(63年以前)
QQ-C-390
C93200 B271
B505
B22
B584
J461,
J462
(以前660)
C-15.12,合金12 QQ-C-390
C93400 B505 C-15345,合金11
C-22087
C-22229.
QQ-C-390
C93500 B271
B505
B584
J461,
J462
(以前66)
QQ-C-390
C93700 B271
B505
B22
B584
J461,
J462
792
(64年以前)
4827
4842
QQ-C-390
C93800. B271
B505
B66.
B584
J461,
J462
(67年以前)
QQ-C-390
C94300. B271
B505
B66.
B584
J461,
J462
4840 QQ-C-390
C95300
c95300ht.
B271
B505
B148.
J461,
J462
(以前688)
c - 11866, COMP.22 QQ-C-390
C95400.
c95400ht.
B271
B505
B148.
J461,
J462
4870
4871
4872
4873
C-15345,合金13
c - 11866, COMP.23
QQ-C-390
C95500
C95500HT
B271
B505
B148.
J461,
J462
C-15345,合金14
C-22087
B-21230
C-22229.
QQ-C-390
C86300. B271
B505
B22
B584
J461,
J462
4862 C-15345,合金6
C-22087
c - 11866, COMP 21
C-22229.
QQ-C-390
C86400. B271
B505
B584
QQ-C-390

锡青铜:合金编号C90300、C90500、C90700

这些龙头的主要功能是加强合金。(锌还增加了强度,但大约4%的锌减少了轴承合金的抗磨削性能。)锡隆的耐磨性强,延展性非常高。这种性能的组合使其具有高负荷承载能力,良好的耐磨性和承受敲击的能力。应注意其在海水和盐水中的耐腐蚀性的合金。

锡四铜的硬度抑制它们容易遵守粗糙或未对准的轴。同样,它们不会均匀地嵌入污垢颗粒,因此必须与清洁,可靠的润滑系统一起使用。它们需要300-400 BHN之间的轴硬度。锡龙杆润滑脂润滑比其他龙头更好;它们也非常适合界面膜操作,因为它们能够形成具有小痕量润滑剂的极性化合物。

锡隆中机械性能的差异并不伟大。有些含有锌作为增强剂,符合更昂贵的锡。

铅锡青铜:合金编号C92200、C92300、C92700


有些锡青铜器含有少量铅。在这类合金中,铅的主要作用是提高可加工性。少量含铅青铜也含有锌,锌可以以比锡更低的成本强化合金。这个家族的含铅青铜器与锡青铜器具有相似的性能和用途。

高锡龙头:合金NOS。C93200,C93400,C93500,C93700,C93800,C94300


高含铅锡青铜系列包括轴承青铜合金的工作马。与所有其他轴承材料相比,C93200合金具有更广泛的适用性,并且更经常指定。它和其他高含铅锡青铜用于中等负载和速度下的一般公用事业应用,即:代替大部分轴承用途。强度和硬度略低于锡青铜,但这组含铅合金在减摩和机械加工性能方面优于锡青铜。爱游戏火箭联盟

与其他轴承青铜系列一样,个别合金之间的差异很小。合金C93200利用了锡和锌的结合,成本效益高,而C93700仅依靠锡获得相同的强度水平。除了其良好的强度,C93700合金还因其耐酸性矿井水、矿泉水和造纸亚硫酸盐液体的腐蚀而闻名。在高速、高负荷、冲击和振动条件下具有良好的耐磨性。该合金具有良好的铸造性能,这是在生产大型或复杂轴承形状时必须考虑的因素。C93700合金含有足够的铅,允许在可疑或可中断的润滑下使用,但必须与硬化的轴一起使用。铅的加入使这些合金易于加工。

在含铅15%和25%的青铜、合金C93800和C94300中,牺牲高强度是为了获得优异的润滑性。这些高含铅锡青铜能够很好地嵌入灰尘颗粒,并且很容易符合轴表面的不规则性,并允许与未硬化轴一起使用。与所有含铅青铜一样,铅以离散的微观颗粒存在;在合金C93800和C94300中,如果润滑油供应中断,有足够的铅可涂抹在轴颈上,以防止焊接和卡住。铅还具有极好的可加工性。
由于它们相对较低的强度,并且稍微延长的延展性合金C93800和C94300不应被指定用于在高负荷或可能预期撞击的应用中使用。爱游戏火箭联盟它们以适度的负载和高速运行,特别是在润滑可能不可靠的情况下。它们符合良好的良好,非常容忍肮脏的操作条件,发现它们在高速公路,地球移动和重型工业设备中广泛使用的性质。

铝青铜:合金编号C95300、C95300-HT、C95400、C95400-HT、C95500、C95500-HT、C95510


铝青铜是铜基轴承合金中最坚固、最复杂的一种。爱游戏中心下载安装它们的铝含量提供了大部分的高强度,并使它们成为唯一能够进行热处理的轴承青铜。它们的高强度,高达68,000 psi的屈服和120,000的抗拉强度,允许它们在单位负载下使用,比那些含铅锡青铜合金C93200高出50%。

但由于其强度高,延性较低,不符合或嵌入良好。因此,他们需要轴硬化到550-600 BHN。表面也必须非常光滑,轴和轴承都完成到1520 RMS。应仔细注意润滑剂的清洁度和可靠性,后者是因为这些合金不具有含铅和锡青铜典型的抗粘接性能。另一方面,铝青铜具有优异的耐腐蚀性能,非常适合于船用螺旋桨和泵叶轮等应用。爱游戏火箭联盟铝青铜也有优越的高温强度。它们是唯一的青铜器,也是唯一能在超过50OF的温度下工作的传统轴承材料。

锰青铜:合金No.C86300,C86400


锰铜器是Muntz金属型合金(60%铜40%锌黄铜)的修饰,含有锰,铁和铝,加上润滑性,抗癫痫和嵌入性。爱游戏中心下载安装像铝烫金一样,它们与优异的耐腐蚀性相结合。锰青铜轴承可以在重负载下高速运行,但需要高轴硬度和非粗糙的操作条件。

总结

轴承青铜具有广泛的强度、延展性、硬度、耐磨性、抗咬合性、低摩擦性和适应不规则性、耐脏的工作环境和受污染的润滑剂的能力。轴承青铜的耐腐蚀性通常优于其他轴承材料,可根据特定环境条件进行选择。青铜器允许简单经济的制造,允许轴承以简单且低成本的特殊和独一无二的配置制造。无轴承金属比含铅和高含铅轴承青铜具有更好的可加工性。几乎无一例外,可以选择轴承青铜来满足现有的任何轴承应用。

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