Δακτύλιοι χάλκινων

Για να επιλέξετε σωστά το μέγεθος, το υλικό και τις προδιαγραφές των χάλκινων δακτυλίων, είναι απαραίτητο να συνδυάσετε τις συνθήκες αντιστοίχισης (όπως η φέρουσα ικανότητα, η ταχύτητα λειτουργίας, οι απαιτήσεις λίπανσης) και τα σενάρια εγκατάστασης (όπως η διάμετρος του άξονα, το υλικό του περιβλήματος, το περιβάλλον εργασίας) και να εστιάσετε στη συμβατότητα των βασικών παραμέτρων. Ακολουθεί μια λεπτομερής εξήγηση από τρεις διαστάσεις: καθορισμός μεγέθους, επιλογή ανοχής και βασικές παράμετροι:

Το μέγεθος των χάλκινων δακτυλίων πρέπει να ταιριάζει με ακρίβεια με τη διάμετρο του άξονα και το περίβλημα στερέωσης. Ο πυρήνας είναι ο καθορισμός τριών βασικών παραμέτρων: εσωτερική διάμετρος (αντιστοίχιση με τον άξονα), εξωτερική διάμετρος (αντιστοίχιση με το περίβλημα) και μήκος:

Βασική αρχή: Η εσωτερική διάμετρος του χάλκινου δακτυλίου πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από τη διάμετρο του άξονα (σχηματίζοντας ένα κενό εφαρμογής). Το μέγεθος του κενού ρυθμίζεται σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά λειτουργίας για την εξισορρόπηση της λειτουργικής ευελιξίας και σταθερότητας:

• Χαμηλή ταχύτητα και μεγάλο φορτίο (π.χ., πρέσες, άξονες θραυστήρων): Απαιτείται μικρότερο κενό (0,01-0,03mm) για την αποφυγή αυξημένης τοπικής φθοράς που προκαλείται από το τρέμουλο μεταξύ του άξονα και του δακτυλίου;
• Υψηλή ταχύτητα και μικρό φορτίο (π.χ., άξονες κινητήρων, άξονες ανεμιστήρων): Απαιτείται μεγαλύτερο κενό (0,03-0,08mm) για την αποθήκευση χώρου για θερμική διαστολή του χάλκινου δακτυλίου (συντελεστής θερμικής διαστολής του χαλκού ≈16*10⁻⁶/°C, υψηλότερος από αυτόν του χάλυβα) για την αποφυγή εμπλοκής σε υψηλή θερμοκρασία;
• Καλή λίπανση (π.χ., λουτρό λαδιού, αναγκαστική λίπανση): Το κενό μπορεί να αυξηθεί μέτρια (0,05-0,12mm) για τη βελτίωση της ρευστότητας του λιπαντικού μέσου;
• Σκληρό περιβάλλον (π.χ., σκόνη, ξηρή τριβή/οριακή λίπανση): Το κενό πρέπει να ελέγχεται αυστηρά (≤0,03mm) για τη μείωση της διείσδυσης ακαθαρσιών και της ξηρής φθοράς;
• Προσαρμογή υλικού: Ο καθαρός χαλκός (κόκκινος χαλκός) είναι σχετικά μαλακός, επομένως το κενό πρέπει να λαμβάνεται στο κάτω όριο (≤0,02mm) για την αποφυγή παραμόρφωσης. Ο ορείχαλκος και ο μπρούτζος μπορούν να επιλεγούν σύμφωνα με τα συμβατικά κενά;
• Τύπος υπολογισμού: Συνιστώμενη εσωτερική διάμετρος d = διάμετρος άξονα + κενό εφαρμογής. Η ακρίβεια της διαμέτρου του άξονα είναι συνήθως h6/h7 (ζώνη ανοχής άξονα) και η ανοχή της εσωτερικής διαμέτρου του χάλκινου δακτυλίου επιλέγεται αντίστοιχα ως H7/H8 (ζώνη ανοχής οπής) για να σχηματιστεί μια "εφαρμογή κενού".

Η εξωτερική διάμετρος του χάλκινου δακτυλίου πρέπει να σχηματίζει μια σταθερή εφαρμογή με το περίβλημα στερέωσης (συνήθως χυτοσίδηρος, χαλύβδινη πλάκα ή κράμα αλουμινίου) για να αποτρέψει την ολίσθηση του δακτυλίου στο περίβλημα κατά τη λειτουργία:

• Μικρό φορτίο, σενάρια που απαιτούν αποσυναρμολόγηση (π.χ., γενικά εξαρτήματα συντήρησης μηχανημάτων): Μεταβατική εφαρμογή (ανοχή δακτυλίου g6, ανοχή περιβλήματος H7), επιτρέποντας μικρό κενό ή παρεμβολή (±0,01mm) για την εξισορρόπηση της σταθερότητας και της ευκολίας αποσυναρμολόγησης;
• Μεγάλο φορτίο, σενάρια δόνησης (π.χ., γεωργικά μηχανήματα, κατασκευαστικά μηχανήματα): Εφαρμογή παρεμβολής (ανοχή δακτυλίου r6, ανοχή περιβλήματος H7), ποσό παρεμβολής 0,01-0,04mm (όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος, τόσο μεγαλύτερο είναι το ποσό παρεμβολής) για να διασφαλιστεί ότι ο χάλκινος δακτύλιος είναι σταθερά στερεωμένος και να αποφευχθεί η χαλάρωση από τη δόνηση;
• Προσαρμογή υλικού περιβλήματος: Όταν το περίβλημα είναι κατασκευασμένο από μαλακά υλικά όπως το κράμα αλουμινίου, το ποσό παρεμβολής μειώνεται στο μισό (0,005-0,02mm) για την αποφυγή παραμόρφωσης και ρωγμών του περιβλήματος.

Η επιλογή του μήκους θα πρέπει να αποφεύγει την ανεπαρκή στήριξη λόγω του ότι είναι πολύ κοντό και τα προβλήματα απαγωγής θερμότητας ή επεξεργασίας που προκαλούνται από το ότι είναι πολύ μακρύ:

• Κίνδυνος να είναι πολύ κοντό: Ανεπαρκής περιοχή στήριξης, υπερβολικό φορτίο ανά μονάδα επιφάνειας, το οποίο είναι επιρρεπές σε τοπική σύνθλιψη και παραμόρφωση του χάλκινου δακτυλίου;
• Κίνδυνος να είναι πολύ μακρύ: Κακή απαγωγή θερμότητας στη μέση του χάλκινου δακτυλίου (αν και ο χαλκός έχει εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα, μια υπερβολική αναλογία μήκους-διαμέτρου είναι επιρρεπής στη συσσώρευση θερμότητας), αυξημένη δυσκολία επεξεργασίας και υψηλότερο κόστος;
• Συνιστώμενη αναλογία: L=(1,2-3)*d (εσωτερική διάμετρος) για συμβατικά σενάρια;
• Ειδική προσαρμογή: Για λεπτούς άξονες και συνθήκες εργασίας με δόνηση, μπορεί να αυξηθεί σε L=(3-4)*d, αλλά πρέπει να σχεδιαστούν αξονικές αυλακώσεις λαδιού (πλάτος 2-3mm, βάθος 0,5-1mm) για να βοηθήσουν στην απαγωγή θερμότητας και τη λίπανση;
• Περιορισμός υλικού: Ο καθαρός χαλκός έχει χαμηλή αντοχή, επομένως το μήκος δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 3d για την αποφυγή παραμόρφωσης κάμψης.

Οι χάλκινοι δακτύλιοι λειτουργούν σε ένα δυναμικό περιβάλλον τριβής, επομένως ο έλεγχος ανοχής πρέπει να αποφεύγει την χαλαρή εφαρμογή, την εμπλοκή ή την υπερβολική φθορά:

• Ανοχή εσωτερικής διαμέτρου: Βαθμός H7 (π.χ., d=50mm, εύρος ανοχής 0~+0,025mm) ή βαθμός H8 (0~+0,039mm) για να διασφαλιστεί ομοιόμορφο κενό των χάλκινων δακτυλίων στην ίδια παρτίδα;
• Ανοχή εξωτερικής διαμέτρου: Βαθμός g6 (π.χ., D=60mm, εύρος ανοχής -0,012~-0,002mm) ή βαθμός r6 (+0,028~+0,038mm), που ταιριάζει με την ανοχή του περιβλήματος για να σχηματιστεί μια σταθερή εφαρμογή;
• Βασική απαίτηση: Η ανοχή ομοαξονικότητας μεταξύ των εσωτερικών και εξωτερικών διαμέτρων του ίδιου χάλκινου δακτυλίου ≤0,01mm για την αποφυγή ανομοιόμορφου κενού και τοπικής φθοράς που προκαλείται από εκκεντρότητα.

• Ανοχή στρογγυλότητας: ≤0,005mm (εσωτερική διάμετρος ≤50mm) ή ≤0,01mm (εσωτερική διάμετρος >50mm) για την αποφυγή "επαφής σημείου" μεταξύ του άξονα και του δακτυλίου που προκαλείται από ωοειδή, η οποία εντείνει τη φθορά;
• Ανοχή κυλινδρικότητας: ≤0,01mm/m για να διασφαλιστεί η ομοιόμορφη εφαρμογή μεταξύ του εσωτερικού τοιχώματος του χάλκινου δακτυλίου και ολόκληρου του μήκους του άξονα, επιτυγχάνοντας ισορροπημένη δύναμη;
• Ανοχή κάθετης επιφάνειας άκρου: ≤0,01mm/m για την αποφυγή αξονικής κίνησης που προκαλείται από ανομοιόμορφη δύναμη στην επιφάνεια του άκρου.

• Τραχύτητα εσωτερικού τοιχώματος: Ra≤0,8μm (γυαλισμένη επεξεργασία) για τη μείωση του συντελεστή τριβής με τον άξονα (ο συντελεστής τριβής μεταξύ χαλκού και χάλυβα ≈0,15, ο οποίος μπορεί να μειωθεί σε 0,08-0,1 μετά το γυάλισμα);
• Τραχύτητα εξωτερικού τοιχώματος: Ra≤1,6μm για τη βελτίωση της εφαρμογής με το περίβλημα και την ενίσχυση της σταθερότητας στερέωσης;
• Λοξοτμήσεις άκρων: Και τα δύο άκρα είναι λοξοτμημένα σε 1*45° ή 2*30° για την αποφυγή γρατσουνιών στον άξονα ή στο περίβλημα κατά την εγκατάσταση και την καθοδήγηση της εισροής λιπαντικού μέσου.

Οι χάλκινοι δακτύλιοι χωρίζονται κυρίως σε τρεις κατηγορίες: καθαρός χαλκός, ορείχαλκος και μπρούτζος. Οι διαφορές απόδοσης καθορίζουν τα εφαρμόσιμα σενάρια:

• Προσαρμογή φορτίου: Για πίεση ≤15MPa, ο ορείχαλκος είναι προαιρετικός. για 15-30MPa, επιλέγεται κασσιτερούχος μπρούτζος. για >30MPa, προτιμάται ο αλουμινιούχος μπρούτζος (υψηλή αντοχή, αντοχή σε κρούση);
• Προσαρμογή ταχύτητας: Για γραμμική ταχύτητα ≤3m/s, μπορεί να επιλεγεί καθαρός χαλκός ή ορείχαλκος. για 3-10m/s, ο κασσιτερούχος μπρούτζος (αντοχή στη φθορά) είναι κατάλληλος. για >10m/s, πρέπει να ταιριάξει αναγκαστική λίπανση + υλικό μπρούτζου;
• Περιβάλλον διάβρωσης: Για υγρά, όξινα-βασικά μέσα (π.χ., χημικός εξοπλισμός), προτιμάται ο αλουμινιούχος μπρούτζος ή ο κασσιτερούχος μπρούτζος (ανώτερη αντοχή στη διάβρωση από τον ορείχαλκο και τον καθαρό χαλκό);
• Σενάρια χωρίς λάδι/χαμηλού λαδιού: Επιλέγεται μπρούτζος που περιέχει μόλυβδο (π.χ., ZCuSn10Pb1), καθώς ο μόλυβδος σχηματίζει ένα αυτο-λιπαντικό στρώμα για τη μείωση της ξηρής φθοράς.

• Σχεδιασμός αυλακώσεων λαδιού/οπών λαδιού: Για σενάρια μεγάλου φορτίου και υψηλής ταχύτητας, θα πρέπει να ανοιχτούν αξονικές αυλακώσεις λαδιού (πλάτος 2-3mm, βάθος 0,5-1mm) ή δακτυλιοειδείς αυλακώσεις λαδιού στο εσωτερικό τοίχωμα του χάλκινου δακτυλίου και θα πρέπει να ρυθμιστούν οπές λαδιού (διάφραγμα 2-4mm) στα άκρα για να διασφαλιστεί η συνεχής λίπανση;
• Σχεδιασμός πάχους τοιχώματος: Συμβατικό πάχος τοιχώματος δ=(D-d)/2=3-8mm. για σενάρια μεγάλου φορτίου, μπορεί να αυξηθεί σε 8-15mm. για καθαρά χάλκινα υλικά, το πάχος του τοιχώματος θα πρέπει να αυξηθεί κατά 20% σε σύγκριση με τον ορείχαλκο/μπρούτζο για την αντιστάθμιση της ανεπαρκούς αντοχής;
• Σχεδιασμός στάσης: Για σοβαρά σενάρια δόνησης, μια αυλάκωση στάσης (πλάτος 3-5mm, βάθος 1-2mm) μπορεί να ανοιχτεί στο εξωτερικό τοίχωμα του χάλκινου δακτυλίου και να στερεωθεί με πείρο στάσης για την αποφυγή περιστροφής περιμετρικά.