粉末冶金含油轴承的润滑解决方案

1、粉末冶金含油轴承的润滑解决方案 含油轴承产品的主要形状与种类：直筒型、法兰型、纯球型、带凸缘球型、中空型不同类型粉末冶金“含油轴承”产品所能达到之精度：（一）直筒型 微小产品：外径D8 外径和端面偏芯：0.03 内径真圆度0.003 以上，指为比较正常的规格，精度越高，成本越高，精度越低，成本不会有多大降低！目前市场上做的较高精度的产品偏芯可达到“0.01”之内，再高精度的产品批量生产较困难！（二）法兰型 法兰型产品之精度控制应该比直筒型要困难一些，但就达到之精度来讲，可认为是一样的！ 主要是法兰背面偏芯较难控制！ 其内径精度一般可达到0.004甚至更小！外径尺寸精度可达到0.01的公差！（三

2、）球形 球形产品尺寸要求精度各种各样，但就其能力来讲，要达到直筒形的精度是很难的！ 球径公差：S6 可达到0.03 对称度 |X-Y|150MPa。2 钢轴 材质： 85碳钢；热处理：未进行；硬度：mHv300左右；表面粗糙度：0.2m左右。 3 运转条件速度：0.33m/s(20m/min或1000r/min)；压力：0.17MPa或4.9N；工作间隙：约0.015mm；PV值：0.056MPam/S(3.4MPam/min)；运转时间；60min或2000h4 润滑油：SAE30#机油。影响含油轴承运转时滑动噪音包括特种润滑油在内的主要因素：含油轴承的特性对滑动噪音的影响（一）透气性与运转

3、时滑动噪音的关系：随着透气性降低，其滑动噪音声压级也降低。这种倾向在500Hz以后开始显出，到1200Hz最为明显：（二）滑动噪音声压级与透气性的关系： 使用三种粒度不同的雾化青铜粉末，制备了透气性为0.6 60 10-3darcy的轴承试样，测试了通过4001200Hz的滑动噪音声压级。在透气性为26010-3darcy的范围内，随着透气性下降，滑动噪音声压级明显降低。当透气性为2310-3 darcy时，滑动噪音有一极小值。与该透气性相当的连通孔隙度约为9。当连通孔隙度进一步减小到6% (透气性约为l10-3 darcy)时，滑动噪音再次趋向于增大。滑动噪音与透气性之间的关系： 在轴旋转时

4、，由于泵吸作用，润滑油会从轴承壁的孔隙中渗出，供给到轴与轴承的间隙并形成油膜。但该油膜一部分会从滑动面下部的孔隙漏掉。这就使得滑动接近边界润滑状态，使轴与轴承之间金属接触的机会增加，因此滑动噪音增大。当轴承材料的透气性下降时，由于能够减少或防止润滑油的泄漏，利于保护油膜的厚度，使轴与轴承之间金属接触的机会减少，即能够使滑动接近流体润滑状态，所以滑动噪音降低。然而，当透气性过度下降时，虽然能够防止滑动面润滑油的泄漏掉，但是，从轴承体上部孔隙中渗出的润滑油也不足，致使金属接触的机会增多，由于对滑动面供油量减小，滑动噪音反而趋于增大。轴承滑动面的粗糙度对滑动噪音的影响： 无论轴承滑动面的粗糙度如何，

5、滑动噪音首先是随着透气性的减小而降低，在透气性为210-3darcy附近，滑动噪音达到最小值；随后随着透气性的减小，滑动噪音反而增大。其次，含油轴承滑动面的粗糙度增大时，滑动噪音增大，但幅度不大。滑动面粗糙度为0.4m与15m相比，滑动噪音相差只有5dB。青铜的硬度约为mHv60，这比钢轴的硬度mHv300低得多，因此，青铜含油轴承在运转期间，其滑动面粗糙度的凸出部分易产生变形和变平坦。这就是说，即使是青铜含油轴承滑动面的粗糙度较大，在运转中也是趋于减小的。 含油量对滑动噪音的影响： 对于由添加有0、25、50及75相粉的预合金雾化Cu-8%Sn粉制造的烧结金属含油轴承，含油率/连通孔隙度之比

6、值越小，滑动噪音越大。比值小致使从轴承体上部不能再通过孔隙向滑动面充分供油；这时，在滑动面上形成的油膜将变得不稳定，和金属接触的几率增大。当形成这种摩擦状态时，相有可能划伤硬度为mHV300左右的钢轴，致使钢轴表面的粗糙度增大，结果滑动噪音增高。连通孔隙度与滑动噪音的关系： 短时间运转时，当含油轴承的透气性从4010-3darcy减小到约210-3darcy时，滑动噪音明显减低。透气性相同，而连通孔隙度不同时，滑动噪音的特性曲线相差只有1dB。因此，可认为透气性对滑动噪音影响大，而连通孔隙度没有什么影响。运转时间对连通孔隙度不同的轴承的滑动噪音的影响： 首先，两种含油轴承的滑动噪音差很小，即运

7、转时间对滑动噪音的影响不大。其次，在全部的运转时间范围内，两种含油轴承的滑动噪音之差都在1dB以内。由此可以看出，孔隙度对滑动噪音的影响不大。 含油率/连通孔隙度之比值对滑动噪音的影响： 1、不论是含油率/连通孔隙度之比为何值的轴承试样。都是随着透气性减低，轴承的滑动噪音也减小，到透气性为210-3darcy左右达到最小值。而后，则随着透气性减低，轴承的滑动噪音反而增大。 2、当含油率/连通孔隙度之比值为100%时，即轴承的孔隙充满润滑油时，轴承的滑动噪音最小。随着含油率/连通孔隙度之比值的减少，轴承的滑动噪音增大。运转时间对轴承滑动噪音的影响： 含油率/连通孔隙度之比值越小，滑动噪音就越大，

8、滑动噪音达到稳定值所需的运转时间就越长，及处于稳定滑动噪音下运转的时间就越短。钢轴的表面硬度与滑动噪音的关系： 用表面硬度约为mHvl00、200、300、680及750和粗糙度为0.21m的钢轴与滑动面粗糙度为lm的青铜含油轴承试验的结果示于左图，钢轴的硬度增高时，滑动噪音略有减低。在钢轴硬度为mHv100750范围内，滑动噪音的特性曲线仅相差3dB左右。钢轴表面粗糙度对滑动噪音的影响： 钢轴的表面粗糙度增大时，滑动噪音显者增高。在钢轴的表面粗糙度为0.215m的范围内，滑动噪音的特性曲线相差25dB左右。这是个非常大的值。这是由于钢轴的硬度比青铜含油轴承高得多，钢轴的表面粗糙度大时，它的凸

9、出部在运转时经常突破在滑动面上形成的部分油膜，致使金属接触的几率大大增大，故滑动噪音显著增大。钢轴表面的粗糙度是影响青铜含油轴承滑动噪音的一个重要因素。钢轴表面粗糙度的影响： 1、在钢轴的表面粗糙度约为0.2m的情况下，试验后轴承滑动面上孔隙的状态与试验前相比几乎没有发生变化。因精整形成的轴向痕迹仍然存在，几乎没有观察到在滑动方向所产生的摩擦痕迹。所以，轴与轴承之间发生的金属接触很少。其结果，滑动噪音很小。 2、在钢轴的表面粗糙度约为15m的情况下，含油轴承在试验后的滑动面上，由于基体产生塑性流动，不仅因精整形成的轴向痕迹消失，而且连孔隙也几乎观察不到，而在滑动方向上能够明显观察到摩擦的痕迹。

10、因此，轴与轴承之间发生了显著金属接触。其滑动噪音也高。归纳表面粗糙度的影响： 在透气性较大的情况下，减低透气性能够减小滑动噪音，一般说来，在透气性为210-3darcy左右时，滑动噪音可达最小值。含油轴承与钢轴的表面粗糙度增大时，都能够使滑动噪音增大。但一般地，含油轴承材料的硬度较低，滑动时其粗糙度能够变形而平坦化，所以它对滑动噪音的影响不大。而钢轴的硬度较高，在滑动中其粗糙度不容易发生变化，所以当其表面粗糙度大时，会对滑动噪音产生大的影响。为了减低含油轴承工作时的滑动噪音，应当尽量使用粗糙度小的含油轴承与钢轴，特别是要使用粗糙度小的钢轴。 润滑油对运转时含油轴承滑动噪音的影响润滑油粘度对滑动

11、噪音的影响 a、总的说来，含浸以高粘度润滑油的含油轴承的声压级较低。在低于200Hz的频率范围，润滑油粘度的差对声压级差的影响较小。当频率大于500Hz时，声压级的差别开始明显。例如在频率为1200Hz时，粘度为27cP与500cP的润滑油相比，其声压级的差别高达10dB。在更高的频率范围，润滑油粘度的差对声压级差的影响又变小。 b、青铜含油轴承的透气性、润滑油粘度与滑动噪音的关系示于右图，含浸以粘度不同的润滑油的青铜合油轴承试件，其运转时的滑动噪音都是随着透气性从6010-3darcy左右减小而徐徐减小，减低到最小值后，透气性再减小时，滑动噪音又趋于增大：这种倾向在润滑油粘度小时特别明显。同

12、时，由下图可看出，含浸以高粘度润滑油者，滑动噪音较小。这是由于润滑油的粘度越高，滑动面上的油膜通过孔隙泄漏越困难，致使油膜增厚，金属接触的几率减小，结果滑动噪音减小。润滑油种类与黏度的影响 虽然使用高粘度润滑油，有利于减小含油轴承运转时的滑动噪音，但对烧结金属含油轴承来说，其使用的润滑油都是根据轴的周速来选择的。运转条件对滑动噪音的影响压力与滑动噪音的关系 使用透气性约为1010-3darcy，连通孔隙度为（体积分数）12%的青铜含油轴承试样，固定轴的转速为0.33m/s，轴与轴承之间的间隙约为0.015mm，使青铜含油轴承在压力0.08、0.17、0.33、0.67MPa.下运转。压力越高，

13、滑动噪音越大。在小于200Hz的频率范围内，压力的差异对滑动噪音的影响较小。但是，在频率大于500Hz时，影响较大。透气性、运转时的压力与滑动噪音的关系 压力增高时，滑动噪音趋于增大。这是由于压力增高时，从滑动面油膜向含油轴承体内泄漏的油增多，致使油膜减薄，轴与含油轴承金属接触的几率增大所致。同时，还可以看出，透气性减小到某一值后，再减小时，压力越高，滑动噪音增大的趋势就越明显。周速与滑动噪音的关系 运转速度与含油轴承的透气性对滑动噪音的影响 在透气性不同的情况下，滑动噪音都随着运转速度的增大而明显增大。这是因为在运转时，烧结金属含油轴承的润滑状态只能是接近而不会形成完全流体润滑。也就是说，周

14、速高时，虽滑动面形成的油膜可能增厚，但仍会有一定的金属接触存在。这时，因金属接触而产生的噪音，其能量和运动能量以同样速度增高，结果，周速越高，滑动噪音越大。运转间隙与滑动噪音的关系 使用透气性约为10-3darcy，连通孔隙度为（体积分数）12%的含油轴承试样，将压力固定为0.17MPa，周速为0.33m/s，取轴与轴承之间的间隙约为0.005、0.015mm以及0.030mm，使用青铜含油轴承进行运转。得到的滑动噪音随频率的变化。对于工作间隙不同的轴承，其滑动噪音的差异非常小，且具有相同的倾向。说明在从80到8000Hz的频率范围内，轴与轴承之间的间隙对滑动噪音的影响，远比压力和周速要小得多。青铜含油轴承的运转间隙及透气性与滑动噪音的关系 滑动噪音与运转间隙关系不大。但是，当含油轴承的透气性非常小(譬如，0.610-3darcy)时，若运转间隙小于0.01mm(譬如，为0.005mm)，则滑动噪音将急剧增大。这是由于运转间隙减小时，间隙内移向滑动面的油流量减小，从而油膜减薄，轴与含油轴承金属接触的几率增大。另外，透气性非常小时，轴与含油轴承发生金属接触的几率也增大。因此，不仅透气性非常小，而且运转