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| 标准编号 | GB/T 37774-2019 (GB/T37774-2019) | | 中文名称 | 滑动轴承 可倾瓦块轴承瓦块材料 | | 英文名称 | Plain bearings - Pad materials for tilting pad bearings | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J12 | | 国际标准分类 | 21.100.10 | | 字数估计 | 10,117 | | 发布日期 | 2019-08-30 | | 实施日期 | 2020-03-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 37774-2019
Plain bearings - Pad materials for tilting pad bearings
ICS 21.100.10
J12
中华人民共和国国家标准
滑动轴承 可倾瓦块轴承瓦块材料
(ISO 14287:2012,IDT)
2019-08-30发布
2020-03-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用翻译法等同采用ISO 14287:2012《滑动轴承 可倾瓦块轴承瓦块材料》。
与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
---GB/T 35088-2018 滑动轴承 多层滑动轴承用锡基铸造合金(ISO 4381:2011,IDT)
---GB/T 18326-2001 滑动轴承 薄壁滑动轴承用金属多层材料(ISO 4383:1991,IDT)
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国滑动轴承标准化技术委员会(SAC/TC236)归口。
本标准负责起草单位:中机生产力促进中心、湖南崇德工业科技有限公司。
本标准参加起草单位:浙江诸暨市轴瓦总厂有限公司、浙江申科滑动轴承科技有限公司、西安交通
大学、临安东方滑动轴承有限公司。
本标准由全国滑动轴承标准化技术委员会负责解释。
引 言
可倾瓦块轴承通过多个瓦块均匀地承受载荷。瓦块可在其瓦背表面的支点上旋转。这种结构允许
瓦块自由倾斜,有助于保持滑动表面最佳油膜形态,同时提高轴承的承载能力。
此类轴承通常作为止推轴承或径向轴承应用在旋转机械上,并在有润滑油供应的载荷条件下工作,
应用历史悠久。随着高速、高性能旋转机械的不断发展,已有各种类型的瓦块材料投入实际应用。
滑动轴承 可倾瓦块轴承瓦块材料
1 范围
本标准规定了制造可倾瓦块的金属基轴承材料、聚合物材料、瓦背材料及可倾瓦块枢轴材料的技术
要求。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
thin-waledplainbearings)
3 技术要求
3.1 总则
根据轴承运行工况,瓦块轴承滑动表面层材料通常由与瓦背金属相结合的金属轴承材料或者聚合
物材料构成。锡基轴承合金应符合ISO 4381,金属多层材料应符合ISO 4383。附录A提供了瓦块轴
承材料的选用指南。
3.2 金属材料
3.2.1 典型材料
部分典型金属基轴承合金材料的化学成分见表1。
3.2.2 锡基巴氏合金
锡基巴氏合金是常用的金属基轴承材料,通常通过铸造形成。巴氏合金具有良好的铸造性能。但
应注意其质量问题,如与瓦背材料的结合强度、偏析和气孔问题。
为保证巴氏合金具有合适的强度、软硬程度,在实际应用中常使用表1中所示的Sb、Cu合金组合。
出于对环境影响的考虑,铅基巴氏合金很少使用。
3.2.3 铝基轴承合金
铝基轴承合金常用于高速、重载、高温运行工况条件下。例如:Al-Sn合金,即铝金属中添加锡制成
的合金,是最常用的铝基轴承合金。为提高 Al-Sn合金在高速运转环境下的滑动性能,通常使用
AlSn40合金。
铝基合金瓦块轴承,由铝基合金轧制到碳素钢上所得双金属带经成型工艺制成。用这种合金制成
的径向轴承瓦块可能存在滑动方向合金层厚度不均匀问题,该问题由弯曲成型工艺所致,可通过修正厚
度使其变得均匀。
3.2.4 铅青铜合金
铅青铜轴承合金可用于与铝基合金相同的运行工况,或是更高载荷和温度工况条件下,然而其适用
范围有一定局限性,因为铅青铜轴承合金硬度高,所以通常需要对其匹配件的滑动面进行表面硬化(如
淬火硬化)。
采用铅青铜轴承合金制造瓦块与铝基轴承合金相同,通常用双金属带制成。极少数情况下,也可以
采用铜合金(整体或铸造)与钢背结合的形式。
表1 金属材料的化学成分
化学元素
化学成分(质量分数)
锡基巴氏合金 铝基轴承合金 铅青铜轴承合金
Sn 余量 35~42 8~12
Al 0.01 余量 -
Cu 3~5 0.7~1.3 余量
Sb 8~10 - 0.5
Pb 0.5 - 7~13
Zn 0.01 - 0.75
Ni - 0.15 0.5
Si - 0.3 -
Fe 0.08 0.7 0.35
Bi 0.08 - -
As 0.01 - -
3.3 聚合物材料
滑动表面层为聚合物的瓦块轴承已广泛应用,其具有聚合物摩擦学特性。
可用的聚合物轴承材料有聚醚醚酮(PEEK)和聚四氟乙烯(PTFE)。通过特殊工艺使聚合物轴承
材料与瓦背金属结合。可采用多孔金属层作为中间层,其孔内浸有聚合物层材料以形成滑动表面层,这
种情况下,多孔金属层作为中间层与瓦背金属相结合。PEEK材料中通常含有部分PTFE成分,以提高
其润滑性能。
表2给出了典型聚合物材料的化学成分。
聚合物材料可以是导电或非导电的,这取决于材料中添加的元素。非导电聚合物材料无需添加额
外的绝缘物质,就具有优良的抗电蚀性能。
表2 聚合物轴承材料化学成分
材料
化学成分(质量分数)
改性PEEK材料 改性PTFE材料
PEEK 余量 余量 -
PTFE 1~3 8~12 余量
CF 27~33 - 10~20
MoS2 - - 4~6
注:CF---碳纤维;MoS2---二硫化钼。
3.4 瓦背金属材料
瓦背金属材料通常使用含碳量为0.10%~0.35%的低碳钢,瓦背材料碳含量取决于轴承表面材料
和与瓦背结合的工艺。
极少数情况下,轴承在高速、高温工况下运行时,可用铜合金作为瓦背材料,通常为Cu-Cr合金。
因为Cu-Cr合金其具有优良的导热性能,可使瓦块温度降低10℃~20℃。
3.5 枢轴材料
枢轴承受集中载荷,其材料硬度要求非常高。枢轴与瓦块可以是分体式。典型的枢轴是平面-圆柱
面结构,被压装到瓦块背面并通过镶嵌固定。碳含量接近0.95%~1.10%的经热处理的高碳铬轴承钢
是常用的枢轴材料。
枢轴形状应针对周向和轴向情况分别设计出不同的曲率,以使瓦块可在周向和轴向自由倾斜。
枢轴可安装在瓦套(瓦座)表面。
附 录 A
(资料性附录)
轴承材料性能及选用指南
A.1 金属轴承材料
巴氏合金轴承材料具有良好的铸造性能以及顺应性、抗咬合性、嵌入性等,因此常作为止推轴承和
径向轴承的常用材料。
重力铸造法和离心铸造法分别用于铸造止推瓦块和径向瓦块。离心铸造法可以制造金相组织致
密、结合性能良好的瓦块。
巴氏合金应用受限于其强度性能和高温性能,其滑动表面所能允许的最高温度为120℃~130℃。
由于高速、高性能旋转机械的发展,轴承需要能够承受高温工作状态。有些轴承采用铝合金材料制
成,铝基轴承材料的使用温度比巴氏合金轴承高25℃~30℃。
铝基轴承采用双金属带经机加工制成。轴承的大小取决于双金属带尺寸及加工机械的加工能力,
小型或中型铝基轴承生产较为普遍。
铅青铜轴承的使用温度比巴氏合金高30℃~40℃,不过材料硬度高,容易因咬合导致损伤。因此
仅在某些需要发挥铜材料高温性能的特殊工况下才使用铅青铜轴承。
A.2 聚合物轴承材料
PEEK、PTFE等聚合轴承材料的摩擦学特性通常优于金属轴承材料。近年来,开发了多种具有低
摩擦因数和良好抗咬合性能的PEEK、PTFE聚合物材料,并广泛用于止推轴承和径向轴承瓦块的生
产中。
聚合物材料热导率小,有利于减少轴承表面热变形量。PEEK材料在承受表面高压的情况下具有
良好的承载能力,且很少出现磨损或蠕变。此外,其使用温度要比巴氏合金材料高约75℃。由于材料
的承载耐久性好且摩擦因数低,使其轴承尺寸乃至整个设备的尺寸都可适当减小。
图A.1给出了在垂直静态负载条件下进行的初始摩擦因数的实验测量结果。某些情况下,在大型
垂直推力轴承中使用PEEK止推瓦块,无需使用顶轴油。根据其制造设备的生产能力,PEEK板材可
制成多种尺寸,目前已可以生产出尺寸约为1000mm×600mm的板材。
说明:
X ---单......
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