木质素轴承
天然材料葡萄木质素和橡胶的优劣。
愈疮树

水润滑轴承应用于许多行业,包括水电,船舶,海上,泵,大直径深井和石化(无火花操作是必不可少的),水净化和卫生。

在所有环境中,随着时间的推移,所有轴承都会出现问题。水润滑轴承对轴承提出了具体的挑战,而磨料水则带来了另一个层面的挑战。

任何轴承材料的目的都是充当固定单元和转轴之间的牺牲界面。轴承材料不能有太多的粘性——为了使静止物体在接触时能够相对运动而必须克服的静摩擦——并且要有足够的硬度来承受负载,但也不能硬到划伤转轴。考虑这些特性时,轴承的选择是至关重要的。

无论轴承是金属,聚合物/塑料还是天然材料,它们都应该平稳运行,避免在计划停机之间进行维护。以下是在决定使用的轴承类型时要记住的关键考虑因素。

木材vitai
图1:用于2000马力供水的水平lignum vitae轴承(图片由lignum vitae提供)

摩擦

知道减少摩擦是最终目标,找到一种具有自润滑釉的材料来打破摩擦,然后容易过渡到流体动力学状态是理想的。寻找材料,只允许流道和轴承本身没有内部球轴承,滚子或其他运动部件是更好的。

青铜、黄铜和巴氏合金等金属轴承在启动时具有最高的摩擦系数(COF),通常不用于水下。金属,包括硬钢滚子轴承,完全依赖油或润滑脂的流体膜来工作,这使得它们很难在水环境中正确密封。含油轴承配置有两个主要风险:首先,油会溢出到水中,其次,如果只有2%的水侵入,就会发生故障。

塑料和聚合物的化学是一个正在进行的实验,有20多个公式。塑料/聚合物材料的COF一般较低,但可能会长期“蠕变和膨胀”,这可能会导致轴在克服不断增加的操作摩擦或完全卡住时出现工作困难。此外,磨料在典型的河水中会导致这些材料的过度磨损和失效。大多数塑料和聚合物依赖于大间隙,允许过早磨损和轴承底部的蛋形磨损模式。

天然材料葡萄木质素和橡胶都是在19世纪中期被引入作为合适的轴承材料,并从那时起一直使用。木质素的COF较低,而橡胶的COF较高,但两者在水存在时都克服了粘性。葡萄木质素的一个特性是它的愈创木树脂,它创造了一种釉,允许它自润滑,因为水被泵到轴承。正是这一特性使葡萄木质素在深井中工作,因为水从下面被抽出来覆盖轴承。

高抗压强度

轴承材料应具有较高的抗压强度,以防止材料挤压和承受边缘加载。低抗压强度可能导致屈服和过大的间隙。

高疲劳强度

高疲劳强度或韧性是可取的,以避免金属的表面裂纹和塑料的水解,其中水破坏了化学键。水解会导致塑料变质并引入污染物。天然材料橡胶和葡萄木质素的一个主要特点是高弹性和韧性,允许杂质在冷却水通道中迁移和冲走。葡萄木质素的分子结构和高密度结合在细胞结构中被愈创木树脂包围,使其具有独特的韧性。由于其硬度,这是类似于铝,木质素可以处理磨料在棕色的水不过滤。

轴承润滑密封
图2:润滑密封轴承

低热膨胀

这确保轴承的尺寸在温度变化期间保持不变。

弹性

轴承材料应具有足够的弹性,使轴承在减轻可能导致暂时变形、不对中和过载的应力后恢复到原始形状。许多竖井并不完美。这给轴一个凸轮效应,可能会导致轴承上的锤击,使存储器成为一个重要的特性。

顺应

当轴有刻痕或坑点时,一致性很重要。金属轴承几乎没有适应能力,塑料可以在轴上涂抹、熔化或擦拭材料。木质素和橡胶将符合缺陷,而不是磨损或融化。

嵌入性

与依靠轴承金属捕获杂质的巴氏合金不同,水润滑轴承必须抵抗嵌入的外来物质,这样它们才能被冲走。在操作温度下,葡萄木质素中的愈创木树脂会产生一种釉,使其几乎不受嵌入的外来物质的影响。

耐蚀性

从一开始,选择材料,不会产生电流腐蚀,因为在轴颈和轴承之间采用不同的金属。如果可能,选择不导电轴承,因为它们完全避免电解。

考虑轴承将使用的环境。轴承必须易于忍受从棕色水到海水,甚至是酸性或碱性的恶劣环境,并完全耐腐蚀。

可用性

考虑到许多轴承是在海外生产的,因此“准时交货”更具挑战性,轴承的供应变得困难起来。轴承选择必须考虑轴承是否会在需要时出现在需要的地方。

环境

根据目前的美国环境保护署(EPA)法规,国家卫生基金会(NSF) 61要求和一般毒性问题,环境意识需要成为轴承选择的一部分。金属轴承需要采矿、精炼和回收安排。塑料/聚合物在制造过程中需要石油提取、精炼和有毒化学物质,因此,这些材料在处理时需要更多的考虑。天然材料橡胶和葡萄木质素的主要优点是可再生。葡萄木质素是现成的加工和立即使用,没有处置问题。乳胶液必须经过处理才能变成橡胶,而且对橡胶有处理方面的考虑。

成本

在选择轴承时,重要的是不要只考虑初始成本。使用的全部费用包括定期调整和预期的更换。进行更换可能是一项艰巨的任务,可能包括获得轴承的主要准备工作以及拆卸和更换轴承的劳动。更换成本既有计划内的,也有计划外的,所以在分析全部成本时,维修和维护历史以及寿命和可靠性都是重要的考虑因素。当发生计划外停机时,还会有收入损失的额外费用。所有这些因素必须综合考虑,才能正确评估轴承的真实价值。轴承的选择是至关重要的,它不能比考虑使用的全部成本更真实。通过正确的选择,水润滑轴承可以使用几十年,从泵到航空母舰,都可以提供清洁、无油的运行。BETVICTOR体育官网

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