無油自潤滑軸承在鋁錠鑄造機上的應用

自潤滑軸承使用溫度寬，固體潤滑材料含量充足，釋放均勻，具有良好的自潤滑性能和咬合性，能有效地保護軸頸，達到持久的使用目的。適用于在高溫、低速、重載、灰塵大、水沖淋和有沖擊振動的環境下運行，可廣泛應用于礦山機械、冶金、石油、化工、食品、紡織、造紙、印染等機械設備的滾動和滑動軸承部位。

　　鋁電解槽生產出的鋁液，用真空抬包吸出后倒入到混合爐中，經過配比和除渣后，流入到鋁錠鑄造機中澆鑄成型，成型的固體叫鋁錠，生產的鋁錠由堆垛機堆碼。為了提高生產效率，鋁錠成型前必須用大量的冷卻水進行冷卻，在冷卻過程中鋁液巨大的熱能釋放到冷卻水中，產生灼熱的水蒸氣。鑄造機軸承就處于高溫和水蒸汽環境之中，軸承很多是油脂潤滑，添加的潤滑脂較短時間內會因為高溫而熔化溢流除去，保養維護困難，設備表面衛生也難易搽拭。再有鋼結構軸承在灼熱、潮濕的環境中很容易腐蝕生銹，故障率非常高，設備維修費用較高，設備運行中常受到以下兩個難題的困擾。

　　供油操作難以實現高溫連續運行鑄造機的拉錠、移錠、接錠、翻錠等裝置均安裝在機組殼體內，每個轉動軸承上設計有定期注入潤滑油脂的油嘴設施，注油時須停車拆除殼體，用油槍壓人潤滑脂。且整機注油點多達30多處，長期運行維護無法實現這種繁瑣的注油操作，只好手持稀油壺淋澆在運行中的軸承套外部，潤滑油很難進入軸承的摩擦副間，大部分軸承處于摩擦狀態。

　　環境溫度高，油脂潤滑不適應目前鑄造機滾動軸承所用的二硫化鉬潤滑脂被認為能耐高溫油脂，我們知道它的基礎油都是石油產品，加少量耐高溫的二硫化鉬添加劑，其耐溫極限也就是120℃。據測鑄造機軸承工作溫度可達200℃，已遠遠超出潤滑脂耐溫極限。在這樣高溫條件下，潤滑脂中的基礎油會變稀和逐漸被蒸發，剩下的碳渣、二硫化鉬、灰塵混合成固體塊狀凝固在滾動軸承的保持架上，不但失去其潤滑作用，還阻礙滾動軸承的正常運轉而很快磨損，最多2周就得停機，拆下軸承清洗換新油脂。

　　一、磨損狀況
　　鋁錠鑄造設備軸承運行中的兩大難題造成的軸承非正常磨損是較嚴重的。以某鋁企業拉錠機構為例，軸承平均使用壽命2個月，磨損嚴重時竟將5mm的內圈磨穿，致使設備不能繼續運行?，F將鑄造機9個機構36個軸承內圈與軸磨損的調查情況列表如下，見表1和表2。

　　從表1和表2中可看出磨損是不均勻的。原因是原設計給油方式實現不了，只好在運行中的軸承外部淋燒稀油，少量可淋燒到軸承內，磨損就較小，從表中也可看出超過50％的軸和套沒有得到潤滑，而是處于干摩擦狀態下產生較強的粘著磨損。這種磨損很快增大軸與套的游間隙，則灰塵更易進入，造成惡性循環。

　　二、無油自潤滑軸承的選用
　　為了解決機械設備中的高溫、低速、重載、灰塵大、水沖淋和有沖擊振動的潤滑問題，選用無油自潤滑軸承。

　　1、軸承的構造自潤滑軸承是在軸承基體的金屬摩擦面上開發排列有序大小適當的孔穴，并嵌入二硫化鉬、石墨等制成復合自潤滑塊鑲嵌在金屬套上，制成的復合軸承，固體潤滑劑磨擦面積達25－65％。固體自潤滑塊能在280℃的高溫下正常工作。但由于其機械強度低，承載能力弱，易產生變形，把它鑲嵌在金屬孔槽內便能抑制這種缺點，形成了金屬部分起承載作用，自潤滑塊起潤滑作用。這種自潤滑軸承的潤滑機理是在軸與套的滑動摩擦過程中，自潤滑材料分子的一部分轉移到軸的金屬表面上，填平微小不平面，并形成了一層較穩定的固體潤滑膜，造成固體潤滑膜之間對磨，防止軸與套的粘著磨損。這種合理性的結合綜合了銅合金與非金屬減磨材料的各自互補優點，特別適合于無油、高溫、高負載、低速度，防污、防蝕、強輻射環境中的運動幅，以及在水中或其它溶液浸潤而根本無法加潤滑油脂的特殊工況條件下使用。

　　2、自潤滑塊占面積比自潤滑塊占表面積的多少與運轉速度、承壓強度有關，運行速度低；承壓強度大，金屬所占面積應大一些。如抓錠小車行走行輪軸承自潤滑塊所占面積為25％左右，拉錠機構轉軸軸承潤滑要充分，承壓強度不大，自潤滑塊所占面積為65％左右。

　　3、對襯套材料的技術要求襯套應選用合金銅制造，襯套要有較高的硬度，一般須熱處理，其硬度不低于HRC45。

　　4、自潤滑塊的幾何形狀及鑲嵌要求
　　自潤滑塊的形狀有柱形和矩形兩種，自潤滑根據所占面積大小可采用柱形，反之可采用矩形。無論何種形狀必須鑲嵌牢固，以防在運行中脫落。

　　5、襯套與軸的配合間隙值自潤滑塊的線膨脹系數約為鋼的10倍。為適應軸承溫度變化，軸與襯套的間隙由原來金屬件四級動配合（D4／dc4）0.032～0.15mm，增為0.45～0.5mm。自潤滑塊在摩擦副一側突出襯套金屬0.2～0.4mm。這樣會在軸承運轉的初始磨合期得到充分潤滑，減少動力拖動功率的消耗。

　　6、無油自潤滑軸承的優點a.無油潤滑或少油潤滑，適用于無法加油或很難加油的場所，可在使用時不保養或少保養。
　　b.耐磨性能好，摩擦系數小，使用壽命長。
　　c.有適量的彈塑性，能將應力分布在較寬的接觸面上，提高軸承的承載能力。
　　d.靜動摩擦系數相近，能消除低速下的爬行，從而保證機械的工作精度。
　　e.能使機械減少振動、降低噪音、防止污染，改善勞動條件。
　　f.在運轉過程中能形成轉移膜，起到保護對磨軸的作用，無咬軸現象。
　　g.對于磨軸的硬度要求低，未經調理的軸都可使用，從而降低了相關零件的加工難度。
　　h.薄壁結構、質量輕，可減小機械體積。
　　i.襯套材質為黃銅，可在腐蝕介質中使用。

　　通過某鋁企業實踐，鑄造機軸承改為無油自潤滑軸承，已連續使用15個月，且還在運行，軸、襯套的間隙普遍不超過1mm，預計還可再使用12個月，明顯超過原來的使用壽命（2個月）。無油自潤滑軸承不但可在鋁錠鑄造機上較好地得到運用，同時可適應于無油、高溫、高負載、低速度，防污、防蝕、強輻射環境中的運動幅，以及在水中或其它溶液浸潤而根本無法加潤滑油脂的特殊工況條件下的設備，此類軸承具有較廣的推廣價值。

　　目前各個機械行業所用的軸承大部分還是滾珠、滾針之類，但小部分已采用自潤滑軸承，相信在不久的將來自潤滑軸承會成為軸承的主導。

以下是部分自潤滑軸承的應用特點和優勢： 無油潤滑軸承系列
　　1、無油潤滑或少油潤滑，適用于無法加油或很難加油的場所，可在使用時不保養或少保養。
　　2、耐磨性能好，摩擦系數小，使用壽命長。
　　3、有適量的彈塑性，能將應力分布在較寬的接觸面上，提高軸承的承載能力。
　　4、靜動摩擦系數相近，能消除低速下的爬行，從而保證機械的工作精度。
　　5、能使機械減少振動、降低噪音、防止污染，改善勞動條件。
　　6、在運轉過程中能形成轉移膜，起到保護對磨軸的作用，無咬軸現象。
　　7、對于磨軸的硬度要求低，未經調質處理的軸都可使用，從而降低了相關零件的加工難度。
　　8、薄壁結構、質量輕，可減小機械體積。
　　9、鋼背面可電鍍多種金屬，可在腐蝕介質中使用；目前已廣泛應用于各種機械的滑動部位,例如：印刷機、紡織機、煙草機械、微電機、汽車、摩托車與農林機械等等。