自润滑轴承的安装方法及应用
摘要：本文阐述了不同类型自润滑轴承的安装方法和应用特点，重点研究了自润滑衬套的冷套安装工艺和控制点，并较好的应用于工程实践中。
关键词：自润滑轴承；安装；冷套
Abstract：This paper describes the installation methods and application characteristics of different types of selflubricating bearings. The freeze fitting installation process and control points of selflubricating bushings are mainly studied， and it is better applied to engineering practice.
Key words：Selflubricating Bearing；Installation；Freeze fitting
1 概述
自润滑轴承是取代传统青铜轴承、滚针轴承、粉末冶金含油轴承等的换代产品，已广泛用于冶金机械、矿山机械、起重机械、汽轮机、水轮机、风电设备等各个领域。相对于一般轴承而言，自润滑轴承具有的突出特点是：（1）无油润滑或少油润滑；（2）耐磨性能好，摩擦系数小，使用寿命长；（3）动静摩擦系数接近，消除低速爬行，保证机械工作精度；（4）薄壁结构，质量轻，可减少机械体积。
自润滑轴承按照产品结构特点一般有自润滑垫片（图1）、滑块（图2）、衬套（图3）几种基本类型。不同的自润滑轴承生产商所制造的产品结构特点差异不大。一般的自润滑轴承都是由涂层和基体两部分复合而成。（图4）。文献[1]、文献[2]分别介绍了SF自润滑轴承和各种新型材料的自润滑轴承。文献[3]介绍了高分子自润滑材料的发展和应用研究状况。文献[4]简述了发展自润滑轴承材料的必要性，展望了自润滑轴承用材料的发展前景。
2 自润滑轴承的安装方法
自润滑轴承根据其结构特点通常采取不同的装配方法，较好的装配工艺和方法对产品的使用性能有直接的影响。文献[5]介绍了DEVA自润滑轴承的金相结构，自润滑特性以及安装方法。文献[6]介绍了航空自润滑关节轴承的安装与固定技术、固定质量检查方法及相关装备技术的发展现状； 文献[7]介绍了外环开槽型自润滑轴承的典型安装工艺方法。
2.1 自润滑垫片、滑块的安装方法
自润滑垫片和滑块的安装比较简捷方便，根据自润滑产品的使用场合和待装配零件的结构特点，一般采用沉头螺钉将自润滑产品固定在待安装面上，或者直接将自润滑产品安装在接合面，不使用用紧固件锁紧。安装时的主要注意事项如下：
（1）安装前对待装配零件的安装面进行清理，去除杂志和油污，待安装面的粗糙度需满足自润滑产品的安装要求；
（2）安装前要注意区分自润滑零件的摩擦面和安装面，否则，安装面错误会导致自润滑零件失去免维护、免加油的功能；
（3）采用緊固件安装时。安装时需要在待装配零件的安装面配钻孔，紧固件应至少沉入自润滑涂层厚度1mm以下，以防自润滑涂层在后期磨损后造成零件与紧固件直接接触；
（4）紧固件需涂胶防松。对于直径较大的自润滑垫片，由于生产设备和制作工艺原因，一般不能直接成型，采取分片供货的方式，安装时拼接成整体。分片供货的规格可参照下表：
2.2 自润滑衬套的安装方法
自润滑衬套与安装孔的配合一般为过盈配合，其安装方法通常有采用心轴压装和冷套安装两种。
2.2.1 采用心轴压装的自润滑衬套安装方法
采用心轴压装的方法：在装配时，针对不同的自润滑衬套制作工装心轴，采用心轴将衬套压入待安装孔。由于要针对每件衬套的尺寸制作相应的工装，因此该方法适合于：（1）待安装衬套的尺寸较小；（2）待安装衬套规格较少，且同种规格衬套数量较多；（3）安装精度要求非常高。
图5为采用心轴压装的示意图，安装过程中采用导向套保证轴承安装的同轴度，采用心轴慢慢压入的方式安装自润滑衬套。
2.2.2 自润滑衬套的冷套安装
对于直径≥300mm的衬套推荐冷套安装，但一般来说，冷套安装方法适用于任何尺寸。
采用冷套方法安装，一般将衬套浸泡在液氮、干冰等介质中，利用热胀冷缩的原理进行安装。自润滑衬套冷套安装工艺需注意以下几点：
自润滑零件安装过程中使用的安装螺钉必须干燥清洁，没有任何污渍，安装前对安装螺钉进行清洁；
（1）自润滑零件必须完全浸入到冷冻介质中进行冷却，由于大部分冷冻介质对人体有害，操作者必须采取适当的防护措施；
（2）冷却过程中可盖上隔热盖，防止冷冻介质的蒸发；
（3）自润滑轴承必须足够冷却，冷却时间根据零件厚度和体积来定，一般情况下需要10分钟左右；
（4）如果在安装螺钉表面涂胶，胶层必须连续并且均薄，大概70%螺钉需要涂胶。胶水在室温下（20℃）一般10分钟后开始凝固，24小时后粘接强度最好；
（5）将衬套从冷冻介质中取出时接触衬套必须佩带防冻伤手套；
（6）在进行下一步安装工作之前，应保证衬套表面的清洁。
2.2.3 大直径薄壁自润滑衬套的冷套安装
对于直径较大、宽度较大的自润滑衬套，由于生产设备和制作工艺原因，一般不能直接成型。在宽度方向上，一般将衬套分成若干段。并且对于直径较大的衬套通常采用卷制的方法制作成开口形状。卷制的自润滑衬套在安装过程中除了要注意2.3.2中的要求外，还需注意以下几点：
（1）安装时，衬套的开口位置应与承载部位受力方向相反，见图6：
（2）安装时，衬套的开口对接处要紧密，无间隙、无明显错边量；
3 应用实例
三峡升船机为目前世界上技术难度和规模最大的升船机，在三峡升船机主体设备的驱动机构、安全机构、锁定机构、平衡重系统等多个部套中采用了自润滑轴承，其中自润滑衬套的直径从140mm至1026mm不等。普通自润滑衬套的安装较为常规，本实例重点介绍三峡升船机中直径D=1026mm自润滑衬套的安装，设计图样如图7所示。
該衬套选取的材料为德国DEVA自润滑轴承的BM302材料，由于该轴承直径大，衬套制作时采用卷制制造成开口形式，并且在宽度范围内分成三片供货。
衬套安装步骤：
（1）将待安装零件表面清理干净；
（2）将衬套放置在盛有液氮的冷却槽内进行冷冻，冷冻的时间根据周边环境温度的不同有差别，一般进行10～15min。具体可以衬套表面不再明显冒气泡，热交换过程停止为止。
（3）将衬套从液氮箱中取出后立即套入待安装零件孔内，注意衬套冷套到位后开口处用垫木或卡钳等工装固定，以使开口处衬套外壁能紧贴内孔。
（4）衬套膨胀变形完成后，对衬套安装质量进行检查：
a）检测衬套开口处是否存在错边：衬套开口处若存在错边，可采用砂轮局部打磨。
b）检测衬套与安装孔之间的贴合程度：用塞尺检验衬套与安装孔之间的贴合程度，二者应紧密贴合无间隙。
c）检测衬套内径直径尺寸：用千分尺检验安装后的衬套内孔直径尺寸应满足设计要求。若内孔直径偏小，可咨询供货商能否返工衬套摩擦层以满足设计要求（主要取决于衬套摩擦层的厚度）。若内孔直径偏大，需进一步核实相关配合零件尺寸公差能否满足使用要求。
该衬套的部分安装实物图如图8所示。
4 结语
本文阐述了常用自润滑轴承的安装方法，结合工程实例重点对自润滑轴承的冷套安装工艺的关键控制点进行了研究，文中的安装方法成功应用于三峡升船机和向家坝升船机自润滑轴承的安装，具有较强的实用性。
参考文献：
[1]罗仕雨，罗洪佳.SF自润滑轴承及其装配[J].现代机械，2011（02）.
[2]杨威锋.固体自润滑材料及其研究趋势[J].润滑与密封，2007（12）.
[3]乔红斌，田雪梅，吴芳.高分子自润滑材料研究进展[J].材料导报，2007（10）.
[4]刘超锋.国内自润滑轴承用材料的研究和开发[J].铸造技术，2006（04）.
[5]胡占齐.航空自润滑关节轴承安装与固定技术[J].轴承，2017（4）6066.
[6]高书江，李成峰.自润滑轴承的特性及应用[J].黑龙江冶金，2006（1）.
[7]刘仁志，胡晓琦，王伟.外环开槽型自润滑轴承安装与检测方法[J].一重技术，2015（6）.
作者简介：周浩，男，工程师，研究方向：机械制造及其自动化。
