有關(guān)TZS88合金在齒輪泵上的應用研究


      有關(guān)TZS88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(yōu)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(chǎn)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(guān)鍵詞:滑動軸承 軸承合金 錫青銅 齒輪泵
          1 引言
          我國各種機械設(shè)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(jīng)鍍鉛處理的工藝,然后裝配使用,生產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)過適當?shù)奶幚?,使它具有較高強度、硬度、塑性和優(yōu)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(shù)據(jù),列入表1中,與常用的幾種傳統(tǒng)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(shù)卻比錫青銅低得多,與錫基巴氏合金接近;熱導率明顯優(yōu)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(shù)據(jù)說明了TZS88合金具有優(yōu)良的滑動軸承性能,可以取代錫青銅制造整體材質(zhì)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(chǎn)應用
          (1)TZS88合金軸套裝配齒輪泵的開發(fā)性試驗
          選CB50型齒輪油泵為試驗對象,額定轉(zhuǎn)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(shè)計圖紙加工合格,分別裝配100臺供抽樣試驗。根據(jù)原國家機械工業(yè)委員會頒布的齒輪泵行業(yè)標準的規(guī)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(xiàn)象,泵體掃膛痕跡沒有超過兩軸中心連線,符合齒輪泵行業(yè)標準的規(guī)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(fā)性試驗成功后,再隨機各抽一臺進行耐久性試驗。
          ①試驗設(shè)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(zhuǎn)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(xù)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(xiàn)象。兩種齒輪泵的沖擊次數(shù)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(chǎn)應用情況
          用TZS88合金軸套裝配額定轉(zhuǎn)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(fā)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)軸套裝配CB50齒輪泵,到1998年12月,投放市場的數(shù)量累計已達到5萬臺以上。
          5 TZS88合金軸套的經(jīng)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(shù)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(nèi)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(chǎn)成本。
          6 結(jié)論
          TZS88滑動軸承合金,具有優(yōu)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(zhì)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(chǎn)成本。

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