合金在齒輪泵上的應(yīng)用研究
1引言
我國(guó)各種機(jī)械設(shè)備上的軸瓦、軸套，長(zhǎng)期廣泛采用錫青銅制造，例如，各種型號(hào)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(jī)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(fù)雜，成本高。針對(duì)這種情況，我們研制了新型滑動(dòng)軸承合金(代號(hào)TZS88)，取代錫青銅鑄造軸瓦、軸套毛坯，機(jī)械加工后直接裝配使用，工藝簡(jiǎn)單，降低50%以上的軸套生產(chǎn)成本。
2TZS88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(guò)適當(dāng)?shù)奶幚恚顾哂休^高強(qiáng)度、硬度、塑性和優(yōu)越的滑動(dòng)軸承性能。
(2)TZS88合金的性能
測(cè)試出TZS88合金的多項(xiàng)性能數(shù)據(jù)，列入表1中，與常用的幾種傳統(tǒng)滑動(dòng)軸承合金進(jìn)行對(duì)比。從表1中看出，TZS88合金的強(qiáng)度、硬度、塑性與錫青銅相當(dāng)；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(dǎo)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(shuō)明了TZS88合金具有優(yōu)良的滑動(dòng)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(jī)械零件。
3TZS88合金軸套在齒輪油泵中的生產(chǎn)應(yīng)用
(1)TZS88合金軸套裝配齒輪泵的開(kāi)發(fā)性試驗(yàn)
選CB50型齒輪油泵為試驗(yàn)對(duì)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(duì)上述兩種齒輪油泵的TZS88合金軸套毛坯，按原設(shè)計(jì)圖紙加工合格，分別裝配100臺(tái)供抽樣試驗(yàn)。根據(jù)原國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)頒布的齒輪泵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)上述兩種齒輪泵都分別進(jìn)行空載排量試驗(yàn)、效率試驗(yàn)、超速試驗(yàn)、超壓試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)、高溫沖擊試驗(yàn)、高溫超載試驗(yàn)、外滲漏檢查試驗(yàn)和解體檢查試驗(yàn)。順利完成上述試驗(yàn)項(xiàng)目后，對(duì)所試驗(yàn)的上述兩種齒輪泵的解體檢查認(rèn)為：各主要零件沒(méi)有疲勞損傷，各摩擦副沒(méi)有燒傷、剝落和明顯劃傷等現(xiàn)象，泵體掃膛痕跡沒(méi)有超過(guò)兩軸中心連線，符合齒輪泵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
(2)TZS88合金軸套裝配齒輪油泵的耐久性試驗(yàn)
上述兩種齒輪泵的開(kāi)發(fā)性試驗(yàn)成功后，再隨機(jī)各抽一臺(tái)進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。
①試驗(yàn)設(shè)備：CB50泵壽命試驗(yàn)臺(tái)。
�、谠囼�(yàn)條件
試驗(yàn)壓力：齒輪泵的額定壓力分別為p=10MPa和p=16MPa兩種；
試驗(yàn)轉(zhuǎn)速：n=1500r/min；
試驗(yàn)油液：N46#抗磨液壓油(粘度ν40=39.9mm2/s)；
試驗(yàn)油溫：80℃～90℃；
沖擊頻率：25T/min。
③齒輪泵的耐久性試驗(yàn)情況
在上述試驗(yàn)條件下，分別對(duì)上述兩種CB50型齒輪泵先后連續(xù)進(jìn)行耐久性沖擊試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，所試驗(yàn)的齒輪泵均無(wú)外滲漏和其它異�，F(xiàn)象。
兩種齒輪泵的沖擊次數(shù)均超過(guò)了40萬(wàn)次，在50℃時(shí)，測(cè)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%。
4TZS88合金軸套裝配齒輪泵的生產(chǎn)應(yīng)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(kāi)發(fā)性試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)成功后，再各裝配100臺(tái)，通過(guò)出廠檢驗(yàn)，打上記號(hào)投放市場(chǎng)跟蹤收集使用效果的信息。經(jīng)過(guò)用戶長(zhǎng)達(dá)一年的使用，表明效果很好。于是，就逐步擴(kuò)大TZS88合金軸套的生產(chǎn)量，裝配齒輪泵投放市場(chǎng)。自1993年以來(lái)，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(chǎng)的數(shù)量累計(jì)已達(dá)到5萬(wàn)臺(tái)以上。
5TZS88合金軸套的經(jīng)濟(jì)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(jī)械加工后還必須進(jìn)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(rèn)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(dòng)軸承合金，具有優(yōu)良的滑動(dòng)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(dòng)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(jī)械零件，至少可以降低50%以上的軸套生產(chǎn)成本。
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