專利名稱：滑動軸承組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑動軸承組件，更具體涉及一種能夠在低壓的和高壓的條件下應(yīng)用、并在延長了的時期內(nèi)不用再注油的滑動軸承組件。
為了開動挖掘機的、或類似結(jié)構(gòu)機器的驅(qū)動機構(gòu)運轉(zhuǎn)，該機構(gòu)的相應(yīng)部分以可轉(zhuǎn)動的方式或以可擺動的方式相互連接，這樣它們就能被油缸或其他執(zhí)行件所驅(qū)動。例如一個液壓鏟具有鏟斗，鏟斗連接于一個壁末端。為了用鏟斗挖掘，鏟斗的油缸往復(fù)運動使該鏟斗繞其與臂接合的點旋轉(zhuǎn)或擺動。為此目的，通過一種由軸和軸瓦組成的滑動軸承裝配件，使鏟斗和臂連接。


圖14是一幅現(xiàn)有技術(shù)的滑動軸承組件的剖示圖。如圖所示軸套1具有軸瓦2，軸瓦2裝配在軸瓦1里。防塵密封件3受壓頂于軸瓦2的兩端。在軸套1的雙端有法蘭6。分隔片5插于軸套1和每個法蘭6之間。在每個間隙上裝有O型環(huán)。軸7通過一端的法蘭6插入通過軸瓦2和另一端的法蘭，以一個結(jié)合栓8穿過軸7和一端法蘭的方式，防止軸7轉(zhuǎn)動。一個潤滑脂輸入孔制成在軸7上遠離的一端至軸瓦2的中部。一個堵塞32被螺旋擰入輸入孔30的一端，輸入孔中裝滿了潤滑脂。
在挖掘期間，一個緩慢的但很大的壓力施加于滑動軸承組件的表面上。在這個環(huán)境中，為了防止在早期出現(xiàn)粘附、擦傷、不均勻磨損和其它損壞，必須在滑動表面上充分地施加一厚層潤滑脂。為此目的，需要頻繁的加注，但再注潤滑脂的工作不總是容易進行的。
潤滑脂加注的另一個問題是舊的潤滑脂已經(jīng)變成液狀，需要在再加注新的潤滑脂之前將其排出軸承。這種排出和加注的工作一般是在挖掘現(xiàn)場完成的。排出的液體潤滑脂用撒在工地現(xiàn)場土地上的方式排除，這會引起污染問題。在都市區(qū)、中在準備蓋房子的工地和園藝工作期間，特別需要限制往土地上排出和灑液體的潤滑脂。
具有為在延長期不用加注的潤滑脂和其它潤滑劑而保持滑動表面潤滑的觀點的幾種方法已經(jīng)被發(fā)展了，例如在軸瓦的表面上嵌入固體潤滑劑(見圖15，其中軸瓦2帶有在其滑動表面嵌入的石墨顆粒36)。另一種方法包括制成自潤滑塑料的軸瓦、或用不常見的機構(gòu)例如磁的軸承和空氣軸承。但是磁的和空氣的軸承不適于高負載的應(yīng)用條件。采用固體潤滑劑的(如石墨)或自潤滑材料(如塑料)也有它們自己的局限性。對于前者，在金屬部分的基面上互相接觸，不可避免地造成微觀的“擦傷”的情況。對于后者，強度和硬度不足的自潤滑材料，不時可有突然損壞或變形(塑流)的結(jié)果發(fā)生。
本發(fā)明的一個目的是提供一種能在慢的和高壓強條件下工作的，在至少幾年的相當長期間內(nèi)不用加油的滑動軸承組件。
本發(fā)明的目的可以由一個包含至少一個軸和軸瓦的滑動軸承組件實現(xiàn)，其中軸瓦是用多孔鐵基燒結(jié)材料制成的，其特征在于，所述的軸瓦被浸于具有240至1500cst以(厘沲)范圍粘度的潤滑油所浸透。
所述的軸最好用鐵或鋼件制成，鐵或鋼件已經(jīng)被表面調(diào)整處理過。
本發(fā)明的滑動軸承組件最好用于這樣的環(huán)境下施于所述滑動表面的壓強至少為6.0kgf/mm2和滑動速度在2至5cm/sec的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的滑動軸承組件是在多孔軸瓦中浸漬了高粘度的潤滑油，因而在一個延長的時期如在至少五年中連續(xù)工作不用再注油，它甚至在慢的和高壓強的條件下工作。
圖1是本發(fā)明的滑動軸承組件的一個實施例的剖面示圖;
圖2是圖1所示的滑動軸承組件中軸和軸瓦的內(nèi)滑動表面的部分的剖示放大圖;
圖3是壓強和摩擦系數(shù)之間的曲線圖，以將要浸入本發(fā)明滑動軸承裝置的軸瓦里的潤滑油的粘度做為參數(shù);
圖4是一幅對比已有技術(shù)注潤滑脂的滑動軸承組件的摩擦學方面的特性同本發(fā)明的浸高粘度潤滑油的摩擦學方面特性的比較曲線圖;
圖5為本發(fā)明的滑動軸承組件的軸瓦被連續(xù)擺動經(jīng)800小時期間是如何磨損的曲線圖;
圖6是本發(fā)明的滑動軸承組件的軸連續(xù)擺動800小時是如何磨損的曲線圖;
圖7a是新的未用過的潤滑油的紅外線光譜表;
圖7b是黑的粘的潤滑油物質(zhì)的紅外線光譜表;該黑粘潤滑軸是在浸有上述潤滑油的軸瓦同軸滑動100小時時產(chǎn)生的;
圖8為一幅分析從所述黑色粘性潤滑物的油質(zhì)成分中分離出來的固體的干粉末的X射線識別結(jié)構(gòu)圖表;
圖9a是一幅在已證明的黑色粘性物質(zhì)形成，在從所述的滑動軸承組件中拆下的軸10，用探針式粗糙度表測試其滑動表面輪廓的測量結(jié)果的波形圖;
圖9b是一幅軸瓦不同所述滑動軸承組件相連接時的滑動表面輪廓的波形圖;
圖10是摩擦系數(shù)、溫度和滑動時間之間關(guān)系的特性曲線圖，代表了在本發(fā)明滑動軸承組件中高粘度潤滑油同潤滑脂相結(jié)合使用的效果;
圖11為本發(fā)明的滑動軸承組件的另一實施例的部分剖示圖;
圖12為本發(fā)明的滑動軸承組件的還有一個實施例的部分的剖示圖;
圖13為本發(fā)明的滑動軸承組件的又一個實施例的部分的剖示圖;
圖14是已有技術(shù)的注入潤滑脂的滑動軸承組件的剖示圖;
圖15是一個已有技術(shù)的在內(nèi)表面里有固體潤滑物的顆粒的軸瓦的立體圖，其中的一部分被剖去。
本發(fā)明的滑動軸承組件將參照附圖在下面詳述圖1示出本發(fā)明的滑動軸承組件的一個實施例的剖示圖。其結(jié)構(gòu)與圖14所示的現(xiàn)有技術(shù)的部分基本上相同。而且，在此使用與圖14中相同標號代表相同的另件。在圖1中所示的滑動軸承組件還有一個裝在軸套1里的軸瓦9，在軸套1的兩端裝有法蘭6，在每個法蘭6和軸套1之間的間隙插入有擋片9。每個間隙的外圍裝有一個O型環(huán)4。軸10通過在一端的法蘭6插入，穿過軸瓦2和另一端的法蘭6。軸10和一端的法蘭6用緊固栓8銷住，以防止軸10轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的滑動軸承組件的軸瓦9是用多孔的復(fù)合的燒結(jié)的合金制成的，典型的該合金是由銅和鐵的粉末制成的。使用的多孔的軸瓦也可以用別的材料制成。軸瓦最好有約5-30%的孔隙度。如果孔隙度少于5%，用高粘度的潤滑劑浸透軸瓦的量如此之小，使得軸瓦不能用作無需再注油軸承組件的另件的情況可能會發(fā)生。如果孔隙率大于30%，軸瓦的機械強度變得太小，不能防止其在工作期間斷裂。在軸瓦中的孔最好是互相連通的。
按照本發(fā)明，上述的多孔軸瓦是用具有240至1500cst粘度范圍的高粘度潤滑油浸透的。低于240cst，該潤滑劑的流動性如此之高使得它很難留住在軸瓦的孔里，則不希望有的損壞如“擦傷”會在工作期間出現(xiàn)，因而導(dǎo)至不可能在延長時期使用不用加注油的軸承組件。若高于1500cst，由于摩擦熱流出在滑動表面的潤滑油不能隨時返回孔內(nèi)，使得在延長期間所需的滑動特性不能被持續(xù)保持。
準備浸入多孔軸瓦的潤滑油不限于一個特殊的配方，在其粘度處于上述的范圍內(nèi)。礦物油、人造油、和其他工業(yè)用的潤滑油配方可以被用于本發(fā)明。但是，應(yīng)該注意到潤滑脂不適用于浸透軸瓦，因為它含有纖維。準備用于本發(fā)明的潤滑油可以含有固體潤滑劑的細顆粒(≤500μm)，例如MOS2、WS2、六方的氮化硼和石墨。這些細粒固體的潤滑劑在本發(fā)明的滑動軸承組件用在寒冷的環(huán)境下有特殊的效果。
當用高粘度潤滑油浸入多孔油瓦時，油必須是被加熱過的，使其不粘稠，而且將軸瓦浸入得到了液態(tài)的油中，隨后軸瓦離開油，豎立于真空環(huán)境中。結(jié)果空氣從軸瓦的孔中被排出，孔接著被液體油填上。如果剛浸過的軸瓦又暴露在大氣壓下，任其在室溫下冷卻，在軸瓦的孔里的液態(tài)油失去其流動性，回復(fù)原高粘度狀態(tài)。這樣，高粘度的潤滑油可以保持在軸瓦的孔中。將高粘度潤滑油加熱的溫度不限定于任何特殊的值，該溫度隨具體的潤滑油的粘度而變化。因而，潤滑油可以被加熱直至它變?yōu)橐后w。這是一件對于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員很容易進行的工作。將軸瓦浸入在液化了的潤滑油的時間和軸瓦被放置的環(huán)境的真空度也沒有特別的限制，因為它們也取決于要用的潤滑油的粘度。重要的是軸瓦一直被浸泡在液態(tài)的潤滑油中直到軸瓦的孔被油充滿為止。具體考慮，例如當有460cst粘度的潤滑油被加熱至60-80℃、和在減壓2×10-2mmHg條件下將軸瓦浸入受熱的潤滑油中的情況下，則在大約一小時內(nèi)軸瓦的孔將被潤滑油充滿。
軸10用鐵或鋼的材料制成。鐵或鋼軸10最好經(jīng)過滲碳、氮化和高頻淬火，隨后用適當?shù)姆椒ㄌ幚砥渫獗砻?，包括在表面上形成一層磷酸鋅、磷酸錳或類似物質(zhì)，和硫化處理。盡管其原理還不清楚，表面處理過的軸在浸過高粘度潤滑油的軸瓦里增進了“潤滑”(“wetting”)。結(jié)果改善了潤滑油的潤滑效果和軸承組件的摩擦學方面的(tribological)性能。軸瓦9的滑動表面也最好用適當?shù)姆椒ㄌ幚恚B碳，氮化和硫化。例如，形成一個滲碳硬層厚1-3mm，最好厚2mm，在軸瓦9的滑動表面上將形成的高耐磨的軸瓦表面層。
軸套1用任何已有技術(shù)的方法緊配于軸瓦9上，如用熱壓配合的方法裝配。
圖2是放大的軸瓦9和軸10之間的內(nèi)表面的一部分的剖示圖。如圖所示，浸入于多孔軸瓦9的孔14中的高粘度潤滑油將越過軸瓦9的內(nèi)表面外凸形成了層薄油膜18，它提供了軸瓦9和軸10之間的內(nèi)滑動表面，給出了足夠的潤滑性能確保所需的摩擦學方面的性能。浸入于軸瓦中的高粘度潤滑油具有這樣低的流動性使油不會脫離軸瓦，甚至軸瓦相對于軸反復(fù)滑動時油也不會脫離軸瓦。結(jié)果，潤滑油膜18在一個相當長的時期內(nèi)保證持續(xù)一致的提供。因而，本發(fā)明的滑動軸承組件可以可靠地工作一段延長的時間期限，不需任何加注潤滑油。在已有技術(shù)里，在軸瓦9和軸10之間出現(xiàn)的“擦傷”是在軸瓦9和軸10處于一個慢的但是高負載的負載之下相互滑動時產(chǎn)生的。不管怎樣，在本發(fā)明里的軸瓦9是浸透過的具有240至1500cst粘度的潤滑油，微觀“油池(油膜18)”促進了總的破壞的減少，該破壞是由擦傷或其它損壞引起的。
再看圖1，浸入于軸瓦9里的高粘度潤滑油的量不時地超量提供，必須和足以形成油膜18(見圖2)。多余的量凸出留在軸10和軸瓦9之間的內(nèi)滑動面上。造成凸起的最初原因可能是由于軸10在軸瓦里滑動產(chǎn)生的摩擦熱，使得潤滑油以一個粘液滴的形式膨脹。如果膨脹的液態(tài)油漏出了軸承組件，不僅可見的軸10和軸瓦9之間的摩擦學方面的特性被破壞，而且出現(xiàn)不希望有的與過去已有技術(shù)中采用潤滑脂所造成的環(huán)境污染相似的污染。為了防止這個問題產(chǎn)生，本發(fā)明的軸承組件在軸瓦9的兩端有油擋圈12，而且防塵密封件3以其推油擋圈12頂住軸瓦9各端的方式壓配于軸10和軸套1之間。油擋圈12最好用軟的、彈性的和吸油的材料制成。具有這樣特性的材料例如有無紡纖維、紡織纖維、多孔彈性塑料、海綿、石棉和氈。從成本耐用性和吸油性能的角度最好選氈。從軸瓦9上滲出的、沿縱軸方向運動的液態(tài)潤滑油和在軸瓦兩端的油氈擋圈12相接觸，并被氈擋圈吸收，因此保證有效防止液態(tài)潤滑油漏出該軸承組件。
圖3是壓力和摩擦系數(shù)之間的關(guān)系特性圖，用軸瓦里的潤滑油粘度作參數(shù)。為了導(dǎo)出得到這個圖，由銅和鐵的粉末燒結(jié)的多孔的(15%)復(fù)合合金制造的三個滲碳了和淬過火的軸瓦。隨后浸于不同粘度的潤滑油中，230cst(來自Idemitsu石油化工有限公司的工業(yè)可應(yīng)用的IDEMITSU DAPHNE SUPER GEAR 230)，360cst(Idemitsu石化有限公司的IDEMITSU DAPHNE SUPER GEAR 360)和460cst(Idemitsu石化有限公司的IDEMITSU DAPHNE SUPER GEAR 460)用上述的方式浸入。使用這些軸瓦，設(shè)計的滑動軸承組件結(jié)構(gòu)如圖1所示。不同的壓力被施加于那些滑動軸承組件的此滑動表面上。損壞阻力測試儀接通于每個組件，組件被允許擺動120°角。從圖3的數(shù)據(jù)可清楚的看出，在壓力約5Kgf/mm2下，采用浸過最低粘度的潤滑油的軸瓦的阻件實際擦傷。另一方面，在壓力10Kgf/mm2下，本發(fā)明的采用浸過粘度為360cst和460cst的軸瓦的組件沒顯示出最輕的可見的擦傷。
圖4是一幅比較已有技術(shù)填潤滑脂的軸承組件和本發(fā)明的滑動軸承組件的摩擦學方面的特性圖，其中本發(fā)明組件具有浸過高粘度潤滑油的軸瓦。已有技術(shù)的填潤滑脂的滑動軸承如圖14所示。軸7用鋼制成(高頻淬火S45c)，軸瓦2也如此處理，該潤滑脂是工業(yè)通用的DAPHNE COLONEX EP2號，來自Idemitso koswm有限公司。本發(fā)明的浸過高粘度潤滑油的滑動軸承組件如圖1所示。軸10用鋼(高頻淬火S45c)和軸瓦9用多孔的(15%)復(fù)合繞結(jié)合金(Fe/cu滲碳、淬火制成。這個軸瓦用具有460cst粘度的潤滑油浸過(Idemitsu石油化工有限公司的IDEMITSU DAPHNE SUPER GEAR 460)。從圖4的數(shù)據(jù)中可以清楚的看出，已有技術(shù)的填潤滑脂的滑動軸承組件在壓力大于5Kgf/mm2下已有可見的擦傷;另一方面，本發(fā)明的滑動軸承組件甚至在壓力超過10Kgf/mm2時沒有最輕的可見的擦傷。
圖5和圖6給出軸和軸瓦各自出現(xiàn)的磨損量的特性圖，軸和軸瓦是屬于本發(fā)明的、連續(xù)擺動經(jīng)過800小時的滑動軸承組件的。該滑動軸承的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。軸10用鋼(高頻淬火S45c)和軸瓦9用滲碳過的、淬過火的多孔(15%)復(fù)合燒結(jié)合金(Fe/Cu)制造。這個軸瓦是被浸于具有粘度460cst(Idemitsu石油化工有限公司的IDEMITSU DAPHNE SUPER GEAR 460)潤滑油。試驗情況如下壓力8Kgf/mm2;擺動角120度，負載方向，常量;轉(zhuǎn)速12rpm。測量的結(jié)果如圖5所示，用于四個擺動方向X1X2Y1和Y2。由圖5清楚所示，甚至在經(jīng)過800小時之后，軸瓦大致上是均勻磨損，其結(jié)果同樣與擺動方向不相關(guān)，相似地，甚至在經(jīng)過800小時之后，軸瓦大致上是脫離了不均勻磨損，其結(jié)果同樣與擺動方向不相關(guān)(見圖6)。在軸瓦和軸上的磨損量也很小，不超過約0.4mm。這些結(jié)果表明，滑動軸承組件，它采用了浸過高粘度潤滑油的燒結(jié)的軸瓦，甚至在壓強高于8Kgf/mm2下連續(xù)800小時工作期間不存在任何擦傷。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)當本發(fā)明的滑動軸承組件裝配后，滑動了一段特定的時間(比如說，約50小時)，產(chǎn)生一種黑的粘性潤滑物，而不是滲入軸瓦的潤滑油。這種黑的粘性潤滑物被認為是由軸和軸瓦的滑動產(chǎn)生的機械化學反應(yīng)的產(chǎn)物。浸于軸瓦的潤滑油及隨后生成的黑色粘性潤滑物逐完成實現(xiàn)無需再注油的經(jīng)延長的滑動運行。用語“機械化學”意味著固體物質(zhì)的變化，例如那些在結(jié)構(gòu)上、相傳遞上、反應(yīng)性、吸收性和觸媒活性的、由作機械功引起的如磨、摩擦拉和壓引起的變化。(見Iwanmi′s的物理化學詞典第四版第1276頁)。
圖7和8是紅外線光譜表，顯示了黑色粘性潤滑物質(zhì)組分分析的結(jié)果。圖7a涉及在軸瓦9中浸入的新的和未用過的IDEMITSU DAPHNE SUPER GEAR 460，圖7b涉及當浸過潤滑油的軸瓦和軸被允許滑動100小時時產(chǎn)生黑色粘性潤滑物。從圖7b中可清楚的看出，在紅外區(qū)域波長為1720cm-1和1660cm-1時，黑色粘性潤滑物顯示出明顯的附加的吸收帶。在1720cm-1的吸收被認為是羰基(酯)，在1660cm-1的吸收到碳-碳雙鍵(鏈烯烴)。這些結(jié)果證明，化學變化出現(xiàn)在浸入軸瓦的潤滑油里。
圖8是用X射線鑒定法繪出的圖，分析了固體物質(zhì)的干粉末，這種固體物質(zhì)是從黑色粘性潤滑物的油質(zhì)成分中分離出來的。很明顯，這個固體物質(zhì)主要是由SiO2，F(xiàn)e3O4，C石墨和α-Fe2O3構(gòu)成的。將這個結(jié)果與圖7的數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以證明在與軸瓦相抵的軸10的滑動部分產(chǎn)生了機械化學反應(yīng)。
圖9是一組波形圖，顯示了在已證明有黑色粘性潤滑物產(chǎn)生后從滑動軸承組件中拆下的軸10和軸瓦9對滑動表面輪廓，用探針式粗糙度表的測量結(jié)果。圖9A涉及軸10的表面粗糙度。從這個圖中清楚可見在軸10和軸瓦9之間的滑動內(nèi)表面改善到具有表面粗糙度1μm或更小的鏡面狀態(tài)，是同在驅(qū)動該組件前可見約10-12μm值相比的。另一方面，軸10同防塵密封3的接觸面積上，該防塵密封不抵著軸瓦滑動，同軸10的高頻淬火部分保持與起始狀態(tài)相同的粗糙度(起始狀態(tài)是指在該組件被驅(qū)動之前)。圖9b涉及軸瓦9的表面粗糙度，圖中顯示軸瓦9的整個滑動表面明顯地改善成表面粗性度為1或更低的鏡面狀態(tài)。本來會在一般情況下軸10和軸瓦9之間頻繁出現(xiàn)的擦傷全然不見了。
本發(fā)明的滑動軸承組件原則上不需要用潤滑脂。但是在剛開始啟動使用軸承組件之后，浸于軸瓦的潤滑油還是向外滲出的，因此，如果高壓力施于沒有潤滑的軸和軸瓦的滑動表面上，可以發(fā)生“擦傷”。為防止這種“初始擦傷”的出現(xiàn)，在軸和軸瓦裝配前，最好將潤滑脂涂于軸和軸瓦的表面上。施于軸表面的潤滑脂的量從0.001-0.1g/cm2。優(yōu)選0.005-0.015g/cm2，最好是0.01g/cm2。用于預(yù)裝配的潤滑脂不僅僅防止“初始擦傷”的出現(xiàn)，而且便于后續(xù)的軸和軸瓦的裝配。若用脂量少于0.001g/cm2，就不能防止“初始擦傷”發(fā)生。如果涂潤滑脂的量大于0.1g/cm2，不僅其干擾裝配工作，而且它在軸開始啟動抵著軸瓦滑動后液態(tài)化，可不時地漏出該軸承組件。如果施用最佳潤滑脂施加量0.01g/cm2，將在軸和軸瓦之間形成約0.1mm厚的膜，在防止出現(xiàn)“初始擦傷”最有效，這樣確保以很有效的方法制成該軸承組件。
在某些機器中，所述的滑動軸承組件用于8Kgf/mm2的應(yīng)用場合，該壓強大于在組件工作期間，在偏心的載荷作用下局部表面積上的基于“不平均接觸”的壓強。對于這種機器，整個軸承組件可以被驅(qū)動執(zhí)行50-200小時時期的滑動運動，優(yōu)選75-150小時，最好是100-130小時，所以軸和軸瓦磨合(broken in)，隨后將0.001-0.1g/cm2量的潤滑脂施于軸與軸瓦的滑動表面上，優(yōu)選施量0.005-0.015g/cm2最好是0.01g/cm2。如果完工后滑動的時間小于50小時，軸和軸瓦沒有完全磨合，共同使用的潤滑脂不會得到它應(yīng)有的效果。如果完工后滑動時間多于200小時，易于產(chǎn)生“不平均接觸”，和“擦傷”的機會增加了。因而，最好在“擦傷”出現(xiàn)前施加潤滑脂。如果完工后滑動時間在100-300小時之內(nèi)，軸與軸瓦“磨合”好了，另外，由于軸瓦里有高粘度潤滑油和機械化學反應(yīng)的產(chǎn)品存在，基本上消除了由于“不平均接觸”造成的“擦傷”。因而，最好從完工后滑動開始在經(jīng)過100-130小時時注入潤滑脂。如果注入潤滑脂的量小于0.001g/cm2，由于“不平均接觸”，不可能避免出現(xiàn)擦傷，如果注入潤滑脂的量大于0.01g/cm2，部分液化的潤滑脂有時會從軸承組件中泄漏出去。如果注入最佳潤滑脂量0.01g/cm2，達到液態(tài)的潤滑脂會留在軸和軸瓦的滑動表面上，漏出該軸承組件的機會最少，還更有效地防止“擦傷”的發(fā)生。
圖10表示了軸承組件的完工后滑動之后，證明注入潤滑脂的效果，是以摩擦系數(shù)、溫度和滑動時間之間的關(guān)系特性圖表示的。圖10的數(shù)據(jù)是從模擬實際機器的試驗臺裝置上獲得的，該設(shè)備在下列條件下工作壓強8Kgf/mm2擺角120°;負載方向，常量;圓周速度12rpm。將一個熱電偶(鋁/鉻鎳合金導(dǎo)線)點焊于多孔軸瓦上用于測量溫度，當多孔軸瓦與軸之間的摩擦熱增加時，以熱電動熱的形式測出該摩擦熱。用不接觸的扭矩測量儀(Kyowa電子儀器有限公司)測量軸與軸瓦間的扭矩的增量的方法來測量摩擦系數(shù)，而且該摩擦系數(shù)從等式μ＝T/Nr中導(dǎo)出，式中的μ是摩擦阻力系數(shù)，T是產(chǎn)生的扭矩，N是垂直施加的載荷，和r是軸的半徑。涉及圖10的摩擦系數(shù)曲線，部分(1)是在裝配前施0.01g/cm2的潤滑脂所獲得的結(jié)果，摩擦系數(shù)下降到0.03;部分(2)所對應(yīng)的是最初施加的油脂大部分從該軸和軸瓦間排出造成該完工后滑動的那個狀態(tài)(即軸與軸瓦間處于被“磨合”過程的初期)，而且該摩擦系數(shù)明顯升至0.10和0.13間的一個值;虛線(3)表示出該完工后滑動開始歷經(jīng)125小時，一旦供量為0.01g/cm2的油脂復(fù)蓋該軸和軸瓦的滑動表面，該摩擦系數(shù)逐急速跌落至0.03;以及部分(4)為一個穩(wěn)定區(qū)域，全區(qū)內(nèi)摩擦系數(shù)保持在不大于0.02的值上。這樣低的摩擦系數(shù)值甚至一直保持到1000小時之后。從圖10中不難看出，該溫度曲線與上面討論過的摩擦系數(shù)形狀是一樣的。隨溫度增高油脂會劣化，但從圖中可看出在本發(fā)明的滑動軸承組件中溫度則基本保持在一個不變的水平，所以油脂劣化的問題是可不必擔心的。這樣就有使油脂加注間隔延遲到1000小時或更長。應(yīng)注意到，在完工后滑動期間注入潤滑脂的優(yōu)越效果與浸在軸瓦里的高粘度潤滑油配合使用最佳，而在軸瓦里缺乏高粘度潤滑油時，潤滑脂必須100小時間隔加注一次。
本發(fā)明的滑動軸承組件原則上是不需要再填充潤滑油或潤滑脂的，但是如前幾段前所述，證明在特定的機器中潤滑脂同高粘度潤滑油相結(jié)合輸入是合理的。在這種情況下，圖1的軸承組件10必須有一個潤滑脂輸入孔，如圖14所示的件32，圖14給出的是已有技術(shù)的滑動軸承。
圖11表示本發(fā)明的滑動軸承組件另一實施例的部分剖面圖。如圖所示，軸瓦9兩端具有擴孔(crown)20，這是為確保在軸10和軸瓦9不均勻抵觸時有更高的可靠性，這種情況典型地出現(xiàn)在由于其間存在間隙或軸變形時。
圖12是本發(fā)明的滑動軸承組件的又一實施例的部分剖示圖，如果土、沙子等通過O型環(huán)4進入該軸承組件，[這樣浸入的例子之一是SiO2，具有約1000的Vickers的硬度(Hv)]，將看見它們的磨損作用和對于軸套1和鏟斗6的損害作用。為了避免該問題的產(chǎn)生，圖12所法的組件裝有防磨損擋板22它們具有與可比于或大于土和沙等物硬度的硬度。這些磨損擋板22在增加軸承組件的摩擦磨損潤滑性、增加其本身強度是有效的，而且還防止發(fā)出噪聲。
圖13是本發(fā)明的滑動軸承組件再一個實施例的局部剖示圖。如圖所示，一個高強度的軸襯24(如用S45c淬火鋼制成)被置于軸瓦9(用多孔復(fù)合燒結(jié)合金制造)和軸套1之間，為了補償軸瓦9兩端部分強度的降低。有了附加的軸襯24，本發(fā)明的滑動軸承組件可以用于組件滑動表面甚至有更高壓強要求的場合。
本發(fā)明的滑動軸承裝置組件特別適于下述狀態(tài)施加在組件的滑動表面壓強至少為6Kgf/mm2，其PV值至少是1.0kgf·m/mm2·s。更具體一些，本發(fā)明的滑動軸承裝置更適于用在低速和高壓強的場合，如舉例中用于挖掘機前部軸承中，在起重機的懸臂支承中和在大壩溢洪道的圓輥閘門的支承中，在壓鑄機的可垂直滑動的凸輪的支撐中，在水力發(fā)電站中的水輪葉片的支撐中和用于海上起重機的卸載裝置中銷栓的支撐里。
已知多孔含油軸承本身能于使用中再加油，它們包含，如用鑄銅合金制的含油軸承，和用燒結(jié)的粉末合金制的含油軸承。普通的多孔含油軸承使用的潤滑油是較低粘度的潤滑油，而且對于軸和軸瓦的滑動表面施加高壓強的場合，由于從軸抵軸瓦的滑動產(chǎn)生的磨擦熱使?jié)櫥偷恼扯冗M一步降低。與軸抵軸瓦的滑動共同作用的這個事實，使相當數(shù)量的潤滑油在工作的開始階段從軸瓦和軸里被排出。由于潤滑油大量損失，再注油的周期會有某種程度的增加，但在延長到至少有幾年期間內(nèi)不作任何加油而仍可工作的這種軸承是絕對不可能有的。還有，普通的多孔含油軸承在PV值低于1Kgf·m/mm2·s下工作然而，隨著現(xiàn)代模式的挖掘機，它們具有高效率的性能同更大的動力輸出，非常需要其前部分能在摩擦系數(shù)(μ)不大于0.15的同時、PV值為1Kgf·m/mm2·s或更大的情況下工作。無論如何沒有一種通用的浸入低粘度潤滑油的多孔軸承能夠被提供以滿足這些需要的軸承，能被用于在延長的期限內(nèi)不用再加注油。
與此相反，本發(fā)明提供了一種適于應(yīng)用在高壓(≤6Kgf/mm2)環(huán)境下的滑動軸承組件，它在延長到至少幾年、比如五年的期限內(nèi)不用任何加注油還能作滑動運動。
權(quán)利要求
1.一種滑動軸承組件，包含至少一根軸和一個由多孔鐵基燒結(jié)材料制成的軸瓦，其改進處在于所述的軸瓦浸入一種粘度在240至1500cst(厘沲)的潤滑油里。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其中所述的軸用滲碳、高頻淬火和氮化處理過的鐵或鋼制成，隨后，為調(diào)整軸的表面，進行表面涂層或硫化處理。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其中所述的軸瓦是用具有孔隙率5-30%的復(fù)合燒結(jié)的鐵或銅粉末合金，在所述軸瓦中的孔相互連通，和其中所述的軸瓦具有經(jīng)過滲碳、氮化或硫氮共滲處理的表面。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，該組件在所述的滑動表面上施加至少6Kgf/mm2的壓強下使用。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的滑動軸承組件，該組件被使用時，所述的滑動表面受到至少6Kgf/mm2的壓強，滑動速度為2-5cm/sec。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其中所述的潤滑油包含從MOS2，WS2，六方氮化硼，和石墨中選擇至少一種固體潤滑物，所述的固體潤滑物的尺寸不大于500μm。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其中在所述軸瓦的兩端有與其接觸的油擋板件。
8.據(jù)權(quán)利要求7所述的滑動軸承組件，其中所述的油擋板件用一種軟的、彈性的和吸油的材料制成。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述的滑動軸承組件，其中所述的油擋板件是用無紡纖維、紡織纖維，多孔彈塑性材料、海綿、石棉或氈制成。
10.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其中所述的軸瓦具有擴孔部分。
11.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，在一個內(nèi)表面與所述的軸瓦相接觸的軸套的兩端各裝有法蘭，而且在所述軸套的滑動表面同所述的每一個法蘭之間裝有非常硬的耐磨擋板。
12.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其具有一個軸套和兩個同心的軸瓦，其中之一是裝在徑向靠外的位置上的、與所述軸套內(nèi)周表面相接觸的、高強度的軸瓦、同時另一個是比所述的高強度軸瓦徑向靠內(nèi)的、多孔復(fù)合燒結(jié)合金的軸瓦。
13.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其在所述軸同所述軸瓦的滑動表面上有機械化學反應(yīng)的產(chǎn)物，所述的反應(yīng)產(chǎn)物是由所述軸抵靠軸瓦滑動形成的。
14.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其被用在所述的滑動表面上施加至少8Kgf/mm2的壓強，其中無論所述軸或所述的軸瓦均涂覆0.001-0.1g/cm2的潤滑脂，然后，將所述的軸裝配插入所述的軸瓦中，再通過所述的軸抵著所述軸瓦滑動50-200小時后，其中的潤滑脂基本上以0.001-0.1g/cm2的量覆蓋在所述的軸和軸瓦的滑動表面上。
15.據(jù)權(quán)利要求14所述的滑動軸承組件，其將被用在在所述的滑動表面上施加至少8Kgf/mm2的壓強，其中無論軸或軸瓦被涂覆0.005-0.015g/cm2的潤滑脂，然后將軸裝配插入所述的軸瓦，隨后所述的軸抵著軸瓦滑動75-150小時，其中潤滑脂以0.005-0.015g/cm2的量基本上覆蓋所述軸和軸瓦的滑動表面上。
16.據(jù)權(quán)利要求15所述的滑動軸承組件，它受用于至少8Kgf/cm2的壓強施于所述的滑動表面上，其中無論軸或軸瓦涂有0.01g/cm2量的潤滑脂，然后將軸裝配插入軸瓦，隨后所述軸抵著所述軸瓦滑動經(jīng)過100-130小時的時期，其中潤滑脂基本上以0.01g/cm2的量覆蓋所述的軸和軸瓦的滑動表面。
17.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其被用作挖掘機前部的軸承組件。
18.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其被用作起重機吊臂里的軸承組件。
19.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其被用作大壩的溢洪道的圓輥閘門的軸承組件。
20.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其被用作壓鑄機的可垂直滑動的凸輪的軸承組件。
21.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其被用作在水力發(fā)電生產(chǎn)中水輪導(dǎo)向葉輪里的軸承組件。
22.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承組件，其被用作海上起重機的卸載裝置栓銷的軸承組件。
全文摘要
一種改進的滑動軸承組件包括至少一個軸和一個由多孔的鐵基的燒結(jié)材料制成的軸瓦，其特征在于該軸瓦用粘度240—1500cst的潤滑油浸透。這個軸承組件能在慢的和高的壓強條件下工作，在至少幾年的延長期里不用再加注油。軸最好用表面已經(jīng)調(diào)整處理過的鋼或鐵件制成。該滑動軸承最好用于這樣的環(huán)境中施于滑動表面的工作壓強至少6.0kgf/mm
文檔編號F16C33/12GK1106900SQ94119679
公開日1995年8月16日 申請日期1994年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月22日
發(fā)明者秋田秀樹, 太田誠, 中谷英昭, 波多野和好, 小笠原學 申請人:日立建機株式會社