轴承是机械工业中常用的一种滑动机件,材质上又有金属、非金属、复合材料之别.石墨轴承则是随着机械设备的性能要求,在金属轴承的基础上开发并发展起来的炭质轴承,以石墨材料为主要基材.石墨轴承有不同于金属轴承的特性,主要表现在:自润滑、耐高温、耐腐蚀、质轻等.

轴承有滚动轴承和滑动轴承之分,石墨轴承多用于滑动轴承.应用于食品、饮料、纺织、化工等工业部门中的运输机、干燥机、纺织机、潜水泵电机等轴承方面,这些部位如用油脂润滑剂不可避免会引起污染,而石墨轴承的自润滑性很强,耐腐蚀,可不使用润滑油而进行长期运转.

石墨轴承-润滑基理、分类和性能分析:

从碳原子结构分析石墨材料的润滑性.石墨材料本身就存在润滑性能,这是石墨的晶体结构所决定的.石墨的润滑性能除晶格的特定原因有先天可供润滑的结构外,就是水和空气对它的良好润滑作用的发挥.水和空气的存在使石墨的工作面上吸附了水和气体分子,增大了石墨互相滑动的解理面间的距离,从而减弱了它们间的结合力.

轴承有滚动轴承和滑动轴承之分,材质上又有金属、非金属、复合材料之别.石墨轴承多用于滑动轴承,滑动轴承又分为径向轴承和止推轴承.文中主要对炭石墨轴承、青铜石墨含油轴承和镶嵌石墨轴承进行分析.

石墨轴承以石墨材料为主要基材,应用于食品、饮料、纺织、化工等工业部门中的运输机、干燥机、纺织机、潜水泵电机等轴承方面,这些部位如用油脂润滑剂不可避免会引起污染,而石墨轴承的自润滑性很强,耐腐蚀,可不使用润滑油而进行长期运转.石墨轴承的磨损与载荷、温度和速度的平方成比例,当压力为0--时,各种材质的石墨轴承均能满足需要.为了提高制品的机械强度,特别是为了提高耐冲击韧性,常用一些耐磨性能好的易熔金属进行浸渍处理.浸锑石墨轴承允许的工作温度可达500C,锑与铜对磨时不易沾着,在大负荷和快速的情况下工作,其耐磨性能可提高2--3倍.石墨材料的强度随温度升高而增加的趋势一直保持到2600C左右,在高温时强度是室温的3倍.

滑动轴承存在着两种摩擦形式,即静摩擦和动摩擦,一般炭石墨轴承的静摩擦比同样情况下的金属轴承要小一些.普通炭石墨轴承在干运转情况下,动摩擦系数在-之间,湿运转情况下由于存在着边界润滑,所以动摩擦系数一般在-范围内.在炭刷与换向器的摩擦中,换向器表面可产生一层褐色、深紫色、浅兰色的薄膜,这层薄膜可起润滑过程中的保护作用.分析可知,这层薄膜主要由两部分组成,其一是与金属结合在一起的金属氧化膜和金属氢氧化物,称为氧化薄膜.其二是炭素薄膜,在运行过程中的炭块上剥离下来的极其细小的炭、石墨粒子、炭块材料中所含的不纯物、空气中浮游的尘埃以及被吸附的水分和氧所组成.由此可见,保护膜的形成可起更好的润滑作用,但也离不开水分和氧的环境.滑动轴承具有普通机械零件之间滑动接触的特征.除摩擦、磨损发热外,还要有一定的机械强度.虽然可对石墨轴承材料进行浸渍处理以增强其机械强度、抗冲击性,但在较大的载荷条件下,往往仍达不到所要求的机械强度,从而人们开始用粉末冶金方法制造青铜石墨含油轴承.

青铜石墨含油轴承采用粉末冶金法制造,在保持原有石墨轴承的主要特征外,增加了机械强度.自承重轴承一般使用铅青铜或锡青铜/石墨基.铜/铅/石墨轴承能耐极高的转速.铅、锡/铜主要用来合成铅、锡青铜,以增加制品的机械强度.加入过量的锡和铅是不必要的,一般加入量在5%--10%(重量)范围,过量的铅、锡将显著降低制品的机械强度.

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