合金在齒輪泵上的應用研究

摘要：本文提出了TZS88滑動軸承合金的成分特點和優良性能，用它取代ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuSn10P1等錫青銅制造軸瓦、軸套，簡化了制造工藝，降低生產成本50%以上，成功地在較高滑動速度和較高工作溫度的齒輪泵上應用。
關鍵詞：滑動軸承 軸承合金 錫青銅 齒輪泵

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1　引言

我國各種機械設備上的軸瓦、軸套，長期廣泛采用錫青銅制造，例如，各種型號的齒輪泵，以前一直采用ZCuSn6Pb6Zn3或ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅鑄造軸套毛坯，采用機械加工再經鍍鉛處理的工藝，然后裝配使用，生產工藝復雜，成本高。針對這種情況，我們研制了新型滑動軸承合金(代號TZS88)，取代錫青銅鑄造軸瓦、軸套毛坯，機械加工后直接裝配使用，工藝簡單，降低50%以上的軸套生產成本。

2　TZS88合金的成分與性能

(1)TZS88合金的成分

該合金以鋁為基，含有Cu、Sn、Ni、Fe、Ti…等元素，經過適當的處理，使它具有較高強度、硬度、塑性和優越的滑動軸承性能。

(2)TZS88合金的性能

測試出TZS88合金的多項性能數據，列入表1中，與常用的幾種傳統滑動軸承合金進行對比。從表1中看出，TZS88合金的強度、硬度、塑性與錫青銅相當；它的摩擦系數卻比錫青銅低得多，與錫基巴氏合金接近；熱導率明顯優于錫青銅和錫基巴氏合金；密度只是錫青銅的1/3。表1中的數據說明了TZS88合金具有優良的滑動軸承性能，可以取代錫青銅制造整體材質的軸瓦、軸套等機械零件。

3　TZS88合金軸套在齒輪油泵中的生產應用

(1)TZS88合金軸套裝配齒輪泵的開發性試驗

選CB50型齒輪油泵為試驗對象，額定轉速n=1500r/min，額定壓力p＝10MPa和p=16MPa兩種。
1993年5月，對上述兩種齒輪油泵的TZS88合金軸套毛坯，按原設計圖紙加工合格，分別裝配100臺供抽樣試驗。根據原國家機械工業委員會頒布的齒輪泵行業標準的規定，對上述兩種齒輪泵都分別進行空載排量試驗、效率試驗、超速試驗、超壓試驗、高溫試驗、高溫沖擊試驗、高溫超載試驗、外滲漏檢查試驗和解體檢查試驗。順利完成上述試驗項目后，對所試驗的上述兩種齒輪泵的解體檢查認為：各主要零件沒有疲勞損傷，各摩擦副沒有燒傷、剝落和明顯劃傷等現象，泵體掃膛痕跡沒有超過兩軸中心連線，符合齒輪泵行業標準的規定。

(2)TZS88合金軸套裝配齒輪油泵的耐久性試驗

上述兩種齒輪泵的開發性試驗成功后，再隨機各抽一臺進行耐久性試驗。

①試驗設備：CB50泵壽命試驗臺。

②試驗條件

試驗壓力：齒輪泵的額定壓力分別為p=10MPa和p=16MPa兩種；

試驗轉速：n=1500r/min；

試驗油液：N46#抗磨液壓油(粘度ν40=39.9mm2/s)；

試驗油溫：80℃～90℃；

沖擊頻率：25T/min。

③齒輪泵的耐久性試驗情況

在上述試驗條件下，分別對上述兩種CB50型齒輪泵先后連續進行耐久性沖擊試驗。在試驗過程中，所試驗的齒輪泵均無外滲漏和其它異�，F象。兩種齒輪泵的沖擊次數均超過了40萬次，在50℃時，測得p=10MPa的齒輪泵的容積效率為92.3%，p=16MPa的齒輪泵的容積效率為92.20%。
4　TZS88合金軸套裝配齒輪泵的生產應用情況

用TZS88合金軸套裝配額定轉速n=1500r/min，額定壓力分別為p=10MPa和p=16MPa兩種類型的CB50型齒輪泵，在開發性試驗和耐久性試驗成功后，再各裝配100臺，通過出廠檢驗，打上記號投放市場跟蹤收集使用效果的信息。經過用戶長達一年的使用，表明效果很好。于是，就逐步擴大TZS88合金軸套的生產量，裝配齒輪泵投放市場。自1993年以來，用TZS88合金取代ZCuSn6Pb6Zn3、 ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅生產軸套裝配CB50齒輪泵，到1998年12月，投放市場的數量累計已達到5萬臺以上。

5　TZS88合金軸套的經濟效益分析

TZS88合金的密度僅是錫青銅的1/3，相同重量的TZS88合金和錫青銅相比，前者的體積是后者的三倍，前者所能制造相同尺寸的軸套數目也必然是后者的三倍。熔煉錫青銅的主要原材料電解銅比TZS88合金的主要原材料純鋁高得多；TZS88合金的熔煉溫度低于800℃，錫青銅的熔煉溫度高于1100℃，顯然，前者的能量消耗低于后者；用錫青銅制造齒輪泵軸套，機械加工后還必須進行內孔鍍鉛處理，而用TZS88合金制造的軸套卻不需要鍍鉛。綜合以上因素，可以認為用TZS88合金取代錫青銅制造齒輪泵軸套，至少能夠降低50%以上的生產成本。

6　結論

TZS88滑動軸承合金，具有優良的滑動軸承性能，完全能夠取代部分銅合金(例如ZCuSn6Pb6Zn3、ZCuSn5Pb5Zn5、 ZCuSn10P1等)制造整體材質的軸瓦、軸套，完全可以用在較高滑動速度和較高工作溫度(例如齒輪泵等)的工況條件下。

用TZS88合金取代部分錫青銅制造軸瓦、軸套等機械零件，至少可以降低50%以上的軸套生產成本。。

三爪聯軸器，水泵聯軸器　聯軸器種類繁多，按照被聯接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為：①固定式聯軸器。主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發生相對位移的地方，結構一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉速相同，主要有凸緣聯軸器、套筒聯軸器、夾殼聯軸器等。②可移式聯軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據補償位移的方法又可分為剛性可移式聯軸器和彈性可移式聯軸器。剛性可移式聯軸器利用聯軸器工作零件間構成的動聯接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償，如牙嵌聯軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯軸器（用來聯接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯軸器（允許綜合位移）、鏈條聯軸器（允許有徑向位移）等，彈性可移式聯軸器（簡稱彈性聯軸器）利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移，同時彈性元件也具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯軸器、徑向多層板簧聯軸器、彈性圈栓銷聯軸器、尼龍栓銷聯軸器、橡膠套筒聯軸器等。聯軸器有些已經標準化。選擇時先應根據工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計算扭矩和轉速，再從有關手冊中查出適用的型號，最后對某些關鍵零件作必要的驗算。
分類還包括球籠式萬向聯軸器 圓錐碗簧聯軸器 SWP、SWC型十字軸式萬向聯軸器十字包94）
　　 矯正機用十字軸式萬向聯軸器（JB/T7846.2-95） 彈簧管聯軸器 WS、WSD型十字軸式萬向聯軸器（JB/T5901-91）
　　 WSH型滑動軸承十字軸式萬向聯軸器 ML型薄膜聯軸器（SJ2127-82） SWZ型整體軸承座十字軸式萬向聯軸器93
　　 聯軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態性能的作用。聯軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯接。一般動力機大都借助于聯軸器與工作機相聯接，是機械產品軸系傳動最常用的聯接部件。20世紀后期國內外聯軸器產品發展很快，在產品設計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯軸器中選用能滿足機器要求的聯軸器，對多數設計人員來講，始終是一個困擾的問題。常用聯軸器有膜片聯軸器 ，齒式聯軸器，梅花聯軸器，滑塊聯軸器，鼓形齒式聯軸器，萬向聯軸器，安全聯軸器，彈性聯軸器及蛇形彈簧聯軸器