液下泵滑动轴承常选用那些材质

与你的使用环境和温度有关。
分析液下泵滑动轴承
一、液下泵是把叶轮、泵体等过流部件浸没于盛放在容器或者坑池中的被输送介质当中,泵位于安装平面的下方,而驱动电动机位于安装平面上方的一种特殊形式的耐腐蚀立式泵,在我国现在使用的泵类产品中占衬套滑动轴承一定的比例。与卧式泵相比具有很多的优点。例如:泵只占垂直空间,因其占地面积小,可减少厂房的建筑面积,起动时无须灌泵,能够实行集中自动控制等。因此广泛应用于电力、冶金、石油化工以及污水处理等领域。
液下泵根据工艺装置要求,具有不同的液下深度,以适应干式轴承不同的吸上要求。液下泵最大深度可达6~7m.
滑动轴承是液下泵的核心部件,因为液下泵泵轴较长,所以需要采用滑动轴承支撑,以增加轴的刚性,提高轴的临界转速。滑动轴承承受泵在运转过程中产生的大部分径向力,约束泵轴所产生的过大挠度和径向圆跳动,以减少泵滑动复合轴承的振动和机械损失。因此滑动轴承对泵的长期可靠运行起关键作用,直接影响泵的使用寿命,同时滑动轴承是也是液下泵的主要易损件。
二、滑动轴承材料的选择滑动轴承材料应根据载荷、速度、温度、润滑条
1.金属材料常用的滑动轴承金属材料有轴承合金(又叫巴氏合金或白合金)、耐磨铸铁、铜基和铝基合金。
(1)轴承合金轴承合金(又叫巴氏合金或白合金)主要合金成分是锡、铅、锑、铜。锑、铜,用以提高合金强度和硬度。按国家标准,巴氏合金可以分为锡基合金和铅基合金两种。铅基合金的强度和硬度比锡基合金低,耐蚀性也差。所以在使用巴氏合金的时候,
通常选用锡基合金,其常用的牌号有ZSnSb11Cu6、ZSnSb8Cu4等。尽管铅基合金的性能没有锡基合金好,但是由于它比较经济,因此在满足要求的工况条件下仍然选择使用,其常用的牌号有ZPbSb16Sn16Cu2等。然而,轴承合金元素的熔点大都较低,所以适合在150℃以下的工况。
(2)铜基合金铜基合金具有较高的导热性,相对于钢具有更好的耐磨性。并且铜基合金具有很好的加工性和润滑性,它的内壁可以进行精加工,与轴光滑的面接触。用作滑动轴承材料的铜基合金主要有:以铜、锑为主要成分的黄铜;以铜、锡为主要成分的青铜;以及铜铅合金(又称铅青铜)。
铜基合金强度高,导热性和耐磨性好,允许工作温度比巴氏合金高,但顺应性、嵌入性和摩擦相容性都不如巴氏合金。
常用的含锡、磷的锡青铜,适用于中速重载或受冲击载荷的轴承;含锡、锌、铅的锡青铜,适用于中速中载的轴承。
2.非金属材料
(1)聚四氟乙烯聚四氟乙烯具有优良的自润滑性能和较高热稳定性能。其摩擦因数小,不吸水,不黏,不燃,可在-180~250℃的条件下使用。但也存在着线胀系数大,尺寸稳定性差,导热性差等缺点。为改善其性能,可用金属颗粒、纤维、石墨和无机物填充强化。
(2)石墨石墨是一种良好的自润滑材料,又因其易加工,且越磨越光滑,所以是轴承的优选材料。但其力学性能差,抗冲击和承受载荷能力差,只适用于轻载场合。为提高其力学性能,常用一些耐磨性能好的易熔金属进行浸渍处理。常用的浸渍材料有巴氏合金、铜合金以及锑合金等。浸巴氏合金石墨轴承允许使用温度为120~180℃,浸铜合金石墨轴承允用温度为300℃,浸锑合金石墨轴承允许的工作温度可达500℃。
(3)橡胶橡胶是用弹性体的聚合物,具有良好的弹性和吸振性。但其导热性差,加工困难,许用使用温度在65℃以下,且需要循环水不断地润滑冷却,因此一般很少选用。
(4)硬质合金硬质合金具有硬度高,耐磨,强度和韧性较好,耐热,耐腐蚀等一系列优良性能,因此,用其加工的滑动轴承精度高,运行平稳,硬度高,强度好,经久耐用,但是价格昂贵。
(5)碳化硅碳化硅是一种人工合成的新型无机非金属材料。硬度次于金刚石,具有优良的耐化学腐蚀、耐磨、耐高温性能以及机械强度高,自润滑性能好,抗高温蠕变,摩擦因数小,热导率高,热膨胀系数低等特点,可广泛用于石油、冶金、化工、机械、航空航天以及核能等领域,常用作滑动轴承以及机械密封的摩擦副材料。大量试验表明,碳化硅是目前摩擦副中最优秀的材料,尤以无压烧结SiC和热压烧结SiC的性能最佳。
综上,每种材料都有各自的优缺点,因此在选择液下泵滑动轴承的材料时,应根据具体输送介质的性能、工况条件等因素具体分析,选择适合的材料。
三、滑动轴承的结构设计
1.非金属材料滑动轴承的结构非金属材料滑动轴承的结构形式(以聚四氟乙烯为例)。
滑动轴承的结构设计非常重要,合理的滑动轴承结构形式,能够延长其寿命。该结构中轴承内壁上面开有润滑槽,特别注意的是润滑槽两端不钻通,这样有利于滑动轴承内壁形成有效的润滑膜。一般的取a=1/10L.
(1)轴承长度轴承的长度主要根据其承受的极限压力来确定,一般根据下式近似确定:L=(1.2~1.8)d式中d——轴径。
(2)轴承壁厚为满足轴承散热的需求,轴承壁厚选取得越薄越好,但考虑加工以及轴承内壁开槽、刚性等因素,轴承的壁厚也不能过薄,滑动 轴承的壁厚可按下式选取:C=(0.25~0.35)d2.金属材料滑动轴承的结构金属材料滑动轴承的结构形式如图3所示(以铜基合金为例)。
铜基合金作为滑动轴承,因其具有良好的加工性,可进行精加工,能够保证装配精度,同时铜基合金具有良好的力学性能,可以承受一定的径向压力。而外形的加工可根据实际情况决定。例如图3中的结构,加工成法兰盘的形式,通过螺纹与滑动轴承座相连,起到固定和止转的作用。
四、滑动轴承的冲洗、冷却与保温
液下泵在运转的过程中,轴瓦与轴套摩擦会产生大量的热量,干摩擦会加剧磨损的程度、加速轴承的损坏。因此滑动轴承需要及时采取冲洗冷却措施。当冷却液流经摩擦面的时候,会自然形成一层润滑膜,能够起到保护滑动轴承的作用,减小摩擦因数,降低了功耗,提高了泵的效率,延长了泵的使用寿命。
常用的冲洗冷却方式有两种:
(1)外冲洗当泵输送的介质含有固体颗粒等杂质时,从外界接入一管路,引入清洁的冲洗液到各个滑动轴承,在冷却、润滑的同时,阻止物料中的固体颗粒进入轴承,避免滑动轴承不必要的磨损。
(2)自冲洗当泵输送的介质为不含颗粒的清洁介质时,从泵体出口法兰到液下泵安装底板的泵出口管路的任意处接管路,将介质引到各滑动轴承,带走摩擦副产生的热量,润滑轴承。
在输送某些高温介质的工况下,必须采用自润滑形式。例如,液硫或高温融盐,当温度低于熔点时,就会出现凝固、结晶现象,这些凝固物或晶体颗粒阻塞在轴瓦与轴套之间,加快了轴套与滑动轴承的磨损速度,有时候还会产生轴抱死的现象,影响泵的正常运转,降低泵的使用寿命。此时,就需要在滑动轴承座处设计保温夹套,通蒸汽来进行保温,使物料保持液态具有良好的流动特性和润滑能力。
五、结语
滑动轴承作为液下泵的核心部件,使用相当普遍。在设计、生产和使用滑动轴承时需根据不同的工况、介质条件做合理的选择,以提高其性能和寿命。但是,滑动轴承毕竟是易损件,当磨损到一定程度,必须及时更换。必要时需要连同与其配套的轴套也要一起更换,这样才能实现降低能耗,提高泵的效率,延长泵的寿命。




作者：嘉善日升滑动轴承有限公司

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关键词：衬套滑动轴承，干式轴承，滑动复合轴承