自潤滑軸承的安裝方法及應用

周浩　張輝

摘要：本文闡述了不同類型自潤滑軸承的安裝方法和應用特點，重點研究了自潤滑襯套的冷套安裝工藝和控制點，并較好的應用于工程實踐中。

關鍵詞：自潤滑軸承；安裝；冷套

Abstract：This paper describes the installation methods and application characteristics of different types of selflubricating bearings. The freeze fitting installation process and control points of selflubricating bushings are mainly studied， and it is better applied to engineering practice.

Key words：Selflubricating Bearing；Installation；Freeze fitting

1 概述

自潤滑軸承是取代傳統青銅軸承、滾針軸承、粉末冶金含油軸承等的換代產品，已廣泛用于冶金機械、礦山機械、起重機械、汽輪機、水輪機、風電設備等各個領域。相對于一般軸承而言，自潤滑軸承具有的突出特點是：（1）無油潤滑或少油潤滑；（2）耐磨性能好，摩擦系數小，使用壽命長；（3）動靜摩擦系數接近，消除低速爬行，保證機械工作精度；（4）薄壁結構，質量輕，可減少機械體積。

自潤滑軸承按照產品結構特點一般有自潤滑墊片（圖1）、滑塊（圖2）、襯套（圖3）幾種基本類型。不同的自潤滑軸承生產商所制造的產品結構特點差異不大。一般的自潤滑軸承都是由涂層和基體兩部分復合而成。（圖4）。文獻[1]、文獻[2]分別介紹了SF自潤滑軸承和各種新型材料的自潤滑軸承。文獻[3]介紹了高分子自潤滑材料的發展和應用研究狀況。文獻[4]簡述了發展自潤滑軸承材料的必要性，展望了自潤滑軸承用材料的發展前景。

2 自潤滑軸承的安裝方法

自潤滑軸承根據其結構特點通常采取不同的裝配方法，較好的裝配工藝和方法對產品的使用性能有直接的影響。文獻[5]介紹了DEVA自潤滑軸承的金相結構，自潤滑特性以及安裝方法。文獻[6]介紹了航空自潤滑關節軸承的安裝與固定技術、固定質量檢查方法及相關裝備技術的發展現狀； 文獻[7]介紹了外環開槽型自潤滑軸承的典型安裝工藝方法。

2.1 自潤滑墊片、滑塊的安裝方法

自潤滑墊片和滑塊的安裝比較簡捷方便，根據自潤滑產品的使用場合和待裝配零件的結構特點，一般采用沉頭螺釘將自潤滑產品固定在待安裝面上，或者直接將自潤滑產品安裝在接合面，不使用用緊固件鎖緊。安裝時的主要注意事項如下：

（1）安裝前對待裝配零件的安裝面進行清理，去除雜志和油污，待安裝面的粗糙度需滿足自潤滑產品的安裝要求；

（2）安裝前要注意區分自潤滑零件的摩擦面和安裝面，否則，安裝面錯誤會導致自潤滑零件失去免維護、免加油的功能；

（3）采用緊固件安裝時。安裝時需要在待裝配零件的安裝面配鉆孔，緊固件應至少沉入自潤滑涂層厚度1mm以下，以防自潤滑涂層在后期磨損后造成零件與緊固件直接接觸；

（4）緊固件需涂膠防松。對于直徑較大的自潤滑墊片，由于生產設備和制作工藝原因，一般不能直接成型，采取分片供貨的方式，安裝時拼接成整體。分片供貨的規格可參照下表：

2.2 自潤滑襯套的安裝方法

自潤滑襯套與安裝孔的配合一般為過盈配合，其安裝方法通常有采用心軸壓裝和冷套安裝兩種。

2.2.1 采用心軸壓裝的自潤滑襯套安裝方法

采用心軸壓裝的方法：在裝配時，針對不同的自潤滑襯套制作工裝心軸，采用心軸將襯套壓入待安裝孔。由于要針對每件襯套的尺寸制作相應的工裝，因此該方法適合于：（1）待安裝襯套的尺寸較小；（2）待安裝襯套規格較少，且同種規格襯套數量較多；（3）安裝精度要求非常高。

圖5為采用心軸壓裝的示意圖，安裝過程中采用導向套保證軸承安裝的同軸度，采用心軸慢慢壓入的方式安裝自潤滑襯套。

2.2.2 自潤滑襯套的冷套安裝

對于直徑≥300mm的襯套推薦冷套安裝，但一般來說，冷套安裝方法適用于任何尺寸。

采用冷套方法安裝，一般將襯套浸泡在液氮、干冰等介質中，利用熱脹冷縮的原理進行安裝。自潤滑襯套冷套安裝工藝需注意以下幾點：

自潤滑零件安裝過程中使用的安裝螺釘必須干燥清潔，沒有任何污漬，安裝前對安裝螺釘進行清潔；

（1）自潤滑零件必須完全浸入到冷凍介質中進行冷卻，由于大部分冷凍介質對人體有害，操作者必須采取適當的防護措施；

（2）冷卻過程中可蓋上隔熱蓋，防止冷凍介質的蒸發；

（3）自潤滑軸承必須足夠冷卻，冷卻時間根據零件厚度和體積來定，一般情況下需要10分鐘左右；

（4）如果在安裝螺釘表面涂膠，膠層必須連續并且均薄，大概70%螺釘需要涂膠。膠水在室溫下（20℃）一般10分鐘后開始凝固，24小時后粘接強度最好；

（5）將襯套從冷凍介質中取出時接觸襯套必須佩帶防凍傷手套；

（6）在進行下一步安裝工作之前，應保證襯套表面的清潔。

2.2.3 大直徑薄壁自潤滑襯套的冷套安裝

對于直徑較大、寬度較大的自潤滑襯套，由于生產設備和制作工藝原因，一般不能直接成型。在寬度方向上，一般將襯套分成若干段。并且對于直徑較大的襯套通常采用卷制的方法制作成開口形狀。卷制的自潤滑襯套在安裝過程中除了要注意2.3.2中的要求外，還需注意以下幾點：

（1）安裝時，襯套的開口位置應與承載部位受力方向相反，見圖6：

（2）安裝時，襯套的開口對接處要緊密，無間隙、無明顯錯邊量；

3 應用實例

三峽升船機為目前世界上技術難度和規模最大的升船機，在三峽升船機主體設備的驅動機構、安全機構、鎖定機構、平衡重系統等多個部套中采用了自潤滑軸承，其中自潤滑襯套的直徑從140mm至1026mm不等。普通自潤滑襯套的安裝較為常規，本實例重點介紹三峽升船機中直徑D=1026mm自潤滑襯套的安裝，設計圖樣如圖7所示。

該襯套選取的材料為德國DEVA自潤滑軸承的BM302材料，由于該軸承直徑大，襯套制作時采用卷制制造成開口形式，并且在寬度范圍內分成三片供貨。

襯套安裝步驟：

（1）將待安裝零件表面清理干凈；

（2）將襯套放置在盛有液氮的冷卻槽內進行冷凍，冷凍的時間根據周邊環境溫度的不同有差別，一般進行10～15min。具體可以襯套表面不再明顯冒氣泡，熱交換過程停止為止。

（3）將襯套從液氮箱中取出后立即套入待安裝零件孔內，注意襯套冷套到位后開口處用墊木或卡鉗等工裝固定，以使開口處襯套外壁能緊貼內孔。

（4）襯套膨脹變形完成后，對襯套安裝質量進行檢查：

a）檢測襯套開口處是否存在錯邊：襯套開口處若存在錯邊，可采用砂輪局部打磨。

b）檢測襯套與安裝孔之間的貼合程度：用塞尺檢驗襯套與安裝孔之間的貼合程度，二者應緊密貼合無間隙。

c）檢測襯套內徑直徑尺寸：用千分尺檢驗安裝后的襯套內孔直徑尺寸應滿足設計要求。若內孔直徑偏小，可咨詢供貨商能否返工襯套摩擦層以滿足設計要求（主要取決于襯套摩擦層的厚度）。若內孔直徑偏大，需進一步核實相關配合零件尺寸公差能否滿足使用要求。

該襯套的部分安裝實物圖如圖8所示。

4 結語

本文闡述了常用自潤滑軸承的安裝方法，結合工程實例重點對自潤滑軸承的冷套安裝工藝的關鍵控制點進行了研究，文中的安裝方法成功應用于三峽升船機和向家壩升船機自潤滑軸承的安裝，具有較強的實用性。

參考文獻：

[1]羅仕雨，羅洪佳.SF自潤滑軸承及其裝配[J].現代機械，2011（02）.

[2]楊威鋒.固體自潤滑材料及其研究趨勢[J].潤滑與密封，2007（12）.

[3]喬紅斌，田雪梅，吳芳.高分子自潤滑材料研究進展[J].材料導報，2007（10）.

[4]劉超鋒.國內自潤滑軸承用材料的研究和開發[J].鑄造技術，2006（04）.

[5]胡占齊.航空自潤滑關節軸承安裝與固定技術[J].軸承，2017（4）6066.

[6]高書江，李成峰.自潤滑軸承的特性及應用[J].黑龍江冶金，2006（1）.

[7]劉仁志，胡曉琦，王偉.外環開槽型自潤滑軸承安裝與檢測方法[J].一重技術，2015（6）.

作者簡介：周浩，男，工程師，研究方向：機械制造及其自動化。