如何降低旋转接头密封磨损率?

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发表于机械制造版块

        磨损率是影响旋转接头使用寿命的最大的因素,相较于不正常的温升和散热来说;前者是先天设计和加工就形成的缺陷,而不正常的温升和散热后期可以通过辅助办法来有效解决。所以在日常的旋转接头设计生产制造过程中,要足够重视从设计之初到生产加工工艺,降低旋转接头密封摩擦副和密封环的磨损率。


        旋转接头石墨环与钢组成的摩擦运动副,其摩擦面的质量状况对保证运动副的工作能力很重要。摩擦系数及磨损率与石墨环所接触的金属表面粗糙度有关吗,这一点特别影响磨损速度,而影响到磨合过程中总的磨损率。磨合时的最初磨损速度大致与石墨材料沿金属静态摩擦系数的大小成正比。

 旋转接头

        磨合过程中,摩擦系数及磨损率随表面加工光洁度的提高而降低,这一情况与石墨材料实际应用的工作结果相符合。与抛光面比较,磨削面的磨损率只在磨合运转时才稍高,磨合运转结束后,其磨损速度即达定值,此时,抛光和磨削两种加工方法的磨面磨损速度相同。对于过分粗糙的加工面,其磨损速度始终很高,即不能磨合,耐磨材料的石墨被粗糙的金属表面上的凸出点连续不断的切刮下来。


        因此与旋转接头石墨环相接触的金属加工面越是光洁,磨合过程中其磨损率就越小,石墨材料是不允许沿粗糙加工的金属面工作的。粗糙度相同的石墨材料加工面沿化学成分及硬度不同的钢运转时,石墨材料的磨损率实际上相同。因此,如果不是受腐蚀性介质作用,最好是选择淬火钢制造与石墨摩擦的金属构件。在得到必要的表面粗糙度方面,淬火钢的工艺是较简便的。


        机械加工之后,旋转接头的石墨零件的表面粗糙度一般可以保证在磨合时得到良好的表面薄膜。但是当对石墨零件的精度要求特别高时,其工作面须经研磨及精加工。由于存留于石墨中的游离磨料颗粒在金属与石墨表面摩擦过程中产生刻痕的危险,故石墨零件加工时不能使用磨料。设计石墨环运动副时,应考虑干摩擦时不使油滴、油膜及其他液体落到摩擦面上。

旋转接头

        旋转接头石墨零件的任何机械加工都应该在不同冷却液或乳液的情况下进行,因为加工时在石墨表面或气孔中形成的油层将导致操作过程中石墨磨损率的提高。与石墨环配合运转的金属零件,在装配之前须以溶剂(四氯化碳或二氯乙烷)清洗,以便消除油脂及污垢。


        如果在安装使用之前未使石墨环与旋转接头金属件——动环磨合,即使是旋转接头密封结构设计合理,与配用设备安装正确,也不能保证其密封性能,特别使初始阶段,这种现象特别明显。磨合运转一般在装机前进行。石墨环零件应与其配合使用的动环一起磨合,如果预先在其他金属面上磨合,不会得到好的结果,因为在装配于固定位置的动环后金属摩擦面上还须重新形成一层薄膜。磨合阶段的结束与否是以摩擦件的摩擦系数降低值为标志,也可以石墨零件摩擦面的外管状况为标志。磨合好的石墨环是平而光亮的,磨合时间的长短决定于单位压力及转速,磨合阶段越短,单位压力及转速越要高。


        但是应该知道,磨合开始时的摩擦系数一般都很高(0.12~0.15)而在高速及高压下,磨合运动会产生大量热量。为避免这种情况,磨合运转应在较低的速度下进行,并作长时间歇息,使零件充分冷却。考虑到摩擦面上由水膜可以使石墨磨损率提高,定期地在摩擦面上供给少量水以使磨合过程加快。水在磨合过程中汽化,它对以后的石墨材料和工作没有任何影响。因此,使用油、煤油、汽油是不许可的。


        如果旋转接头摩擦运动副材料选择得当,组合件结构及摩擦面加工正确,磨合情况良好,那么,旋转接头石墨环零件就能保证长期可靠地工作。当摩擦运动副静环或浮动环采用石墨材料的旋转接头装机后长期未运转,或者处于长期保存期间,就会在石墨与金属接触处发生接触腐蚀。研究表面,石墨材料用氧化抑制侵渍后,这种腐蚀作用即完全防止。此种侵渍物质不会改变石墨材料的强度即耐磨特性,而当机器长期停放以后,即可不必拆卸修理并可以直接开车。上述氧化抑制剂最好采用25%苯酸钠水溶液和13%亚硝酸二环乙基胺、水-酒精溶液。


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