船舶用水润滑橡胶轴承模具及工装设计毕业设计说明书

1、株 洲 工 学 院毕业设计说明书 船舶用水润滑橡胶轴承模具及工装设计 目 录摘 要21 绪论41.1水润滑轴承的发展现状51.2水润滑轴承材料61.3水润滑橡胶轴承71.3.1工作原理与特点71.3.2发展及存在问题81.3.3润滑机理研究简介81.4水润滑橡胶轴承研究展望91.5水润滑橡胶轴承的设计原则91.5.1橡胶层的厚度91.5.2轴承的设计比压91.5.3轴承的线速度101.5.4润滑水量及供水压力101.5.5轴承间隙102 橡胶轴承模具和工装设计112.1轴套的离心铸造122.1.1轴套的材料122.1.2轴套的成型设计122.1.3铜套的内外表面处理142.2橡胶模具设计142.2.1水润滑橡胶轴承模具设计原则142.2.2对制品零件的工艺分析142.2.3模具结构的确定152.2.4收缩率的确定182.2.5型腔尺寸的计算192.2.6模具外形尺寸的确定202.2.7压铸料腔的设计202.2.8浇注系统的设计222.2.9中模的设计232.2.10上模的设计232.2.11下模的设计232.2.12模芯的设计232.2.13模具材料的选用242.2.14模具精度252

2、.3精加工夹具的设计262.3.1设计原则262.3.2工作原理262.3.3夹具心轴的设计262.3.4球面垫圈，锥面垫圈及螺母的设计352.3.5胀套的设计352.3.6弹簧的设计36摘 要 列举了水润滑轴承用的金属、塑料、陶瓷、橡胶材料的特点, 随着水润滑轴承的发展，在很多情况下，塑料、陶瓷、橡胶材料可用来替代金属轴承。轴承的高速化，重载化和低成本化对轴承的材料和润滑提出了更高的要求。对当前水润滑橡胶轴承的发展现状及存在的问题进行了深入剖析,并针对存在的问题进行了一些理论分析。对水润滑橡胶轴承及其润滑机理和工作特点进行了简单介绍,提出了水润滑橡胶轴承的设计原则及在设计中需注意的重要技术问题。提供了水润滑橡胶轴承的一些设计理论和设计公式。对水润滑橡胶轴承的工作特性和成型工艺进行分析，并进行了该产品的模具结构设计及精加工夹具设计。压铸模具采用轴分式模腔等结构，使模具结构简单合理；夹具采用心轴胀套式，使精加工方便，解决生产中的难题，取得良好的经济效益。关键词 水润滑橡胶轴承；模具；心轴ABSTRACTSome characters of the water lubricated bea

3、rings with different materials such as metal, plastics, pottery and rubber were introduced, with the development of the water lubricated bearings, they can be used instead of metal bearings in many situations. With the development of the bearings which is aiming at high speed, heavy load and low cost , strict requirement was presented for bearing materials and lubrication, the developing status and the existed problems of the present water lubricated rubber bearings was analyzed completely in th

4、e paper. Some numerical calculations and theoretical analysis were made for solving those problems. The lubricating mechanism and characteristics of the rubber bearings were introduced in the paper. On the basis of many native and foreign literatures in water lubricated rubber bearings, the designing standards and some key technical questions were discussed in the paper. Some theory analysis and formulae for design were presented. Analyzed the working behavior ,the structure characteristic , the

5、 moulding process of the water lubricated bearing, and the mould structure and the fixture of finishing cut have been also designed. This die-casting mould consists of the axis-separated cavity and the mosaic core and so on, which make the mould structure simple and reasonable. The fixture adopts the structure of arbor with swelling housing, which makes the cutting convenient. It solves the difficult problems in the production and receives good economic benefits.Key words water-lubricated rubber

6、 bearings; mould; arbor1 绪论轴承是机器中广泛使用的支承零件，在轴承中应用范围最广的就是种类繁多的滑动轴承。据有关资料统计1，目前世界上约有13的能源消耗在不同形式的摩擦上，其中滑动轴承的消耗约占l10。因此现代旋转机械要求轴承要有良好的承载能力、高可靠性及长寿命。对于使用水或海水之类低粘度液体润滑也要求有很高的承载能力和耐磨性。解决这一问题有两种途径：一是提供外界高压液体源，也就是采用流体静压轴承；二是利用流体动压轴承。采用流体动压润滑的摩擦副，绝大多数是利用高粘度液体的收敛楔。工程实践迫切需要开发以低粘度液体为润滑液的高负荷轴承，例如在冶金、矿山、水力等工作条件较恶劣的行业中应用的机械设备，往往需要用输送液体(特别是水、海水等低粘度液体)来进行润滑。这比使用油润滑具有独特的优越性。它不需要特殊的轴承室，以及防止输送液与油混合的密封装置，甚至不需要在强制润滑条件下的润滑供给装置等，因此大大简化了润滑系统的结构。近几年来,由于人们逐渐认识到保护环境、节省能源对人类的可持续发展的重大意义,开发新型的节能无污染产品的呼声越来越高。水润滑轴承在这方面有巨大的发展潜力。

7、水润滑轴承以水为润滑和工作介质,减少了以油为润滑介质的传统轴承对环境的污染,可以节约大量的油料;而且水具有无污染、来源广泛、安全性和难燃性等优点,在很多场合都可以用它来代替油,是一种有着广阔发展前景的润滑介质,水润滑轴承也因此成为世界各国关注的对象。根据我国船检部门调查报告:使用油润滑尾轴轴承的中型船只,每年平均从尾轴轴承泄漏3 2润滑油,在长江中航行的大小船只有数万条,泄漏润滑油将会多得惊人。如此触目惊心的数据,几年后,仅润滑油泄漏就会造成严重的水资源污染。通过水润滑轴承的系统研究,优化轴承系统润滑结构,从而提高润滑性能和承载能力,大幅度的减少或降低摩擦副的摩擦、磨损、振动、噪声、无功能耗等关键问题,为我国船舶工业、水轮机、水泵等工业的技术改造和更新换代创造必要的配套装备条件。1.1水润滑轴承的发展现状从1886年英国水力学家雷诺(Reynolds)推导出著名的流体动力润滑方程(即雷诺方程)，提出流体动力润滑理论至今，人们对摩擦、磨损与润滑的研究与发展日益丰富，润滑理论也日趋完善，但人们对水润滑轴承特别是橡胶轴承的研究和应用，却是以Mui jderman的低粘度流体动压轴承理论为基础

8、发展起来的。 从40年代末期开始，苏联一直对采用水作为润滑液的流体静力轴承和流体动力轴承的特性和材料进行深入的研究。 英国、德国和日本以及其他许多国家在50、60年代也在水润滑轴承的研究方面做了大量的工作。英国的海沃德一泰勒公司在无填料泵结构中采用了水润滑滑动轴承，其轴材料为马氏体不锈钢或在碳钢表面镀铬。而轴瓦材料为石棉填充酚酐树脂，使用效果较好。德国的维克斯(Vickers)和米契尔(Michell)公司则在深井泵中和潜水泵中采用水润滑橡胶轴承，即以橡胶材料作轴瓦。加拿大的汤姆逊一戈尔登有限公司在船舶尾轴的支承中采用了水润滑系统，在不锈钢轴承上复合一层聚合材料作轴瓦。日本在离心泵和船用离心泵中广泛采用了水润滑轴承；在大型内燃机油轮用辅锅炉给水泵中，采用了自给式的水润滑轴承，轴瓦材料为渗碳合金。东芝公司还在汽轮发电机和水轮发电机上开发了泵用水润滑轴承等。 中国从50年代中期开始在船用离心泵和轴流泵中采用水润滑轴承，60年代初期开始进行这方面的理论探索和试验研究工作。例如二机部第一设计院设计的核泵水润滑轴承；江都三站大型立式轴流泵上采用的酚酐塑料水润滑轴承；潜水电泵上采用的水润滑塑料推力

9、轴承等。在70、80、90年代这方面的报导较少，特别是以橡胶为轴瓦材料的水润滑轴承。目前，国内应用的水润滑轴承相对仍较少。例如在泵上应用的水润滑橡胶轴承大多是从德国引进技术，通过模型试验，对比和评价试验等总结出经验参数而加工制造的。国内生产厂家也很少，其中沈阳滑动轴承研究所与西安交通大学润滑理论及轴承研究所组成的联合体在这方面做过一些有益的探索。1.2水润滑轴承材料在轴承减摩材料方面，现在人们常用的轴承衬里材料主要有以下几种：l)白合金(又称巴氏合金)：包括锡基和铅基白合金等。2)铜基合金：包括铅铜合金，铅青铜、锡青铜、磷青铜、铝青铜等。3)铝基合金：包括铝锡合金、铝硅合金等。4)锌基合金：包括镉基合金、铸铁、银等。5)橡胶、石墨、木材、宝石、陶瓷等。6)工程塑料：尼龙、酚酐树脂、环氧树脂和聚四氟已稀(FFFE)以及它们的混合物等。7)粉末烧结轴承材料：铜基、铁基合金等。8)薄箔等。 由于水是一种低粘度液体，在50时水的绝对粘度约为透平油粘度的l65。而润滑液膜的承载能力与粘度成正比，与膜厚的平方成反比；因此在其他条件都相同的情况下，为获得相等的承载能力，则水膜的厚度仅为油膜厚度的l8。这表明水润滑轴承承载能力比较低，而且很有可能在非流体摩擦工况下工作，容易产生轴瓦和轴颈配用材料间的相互接触；因此，水润滑轴承材料的性能是决定其工作性能和使用寿命的一个主要因素。 在以上八类轴承衬里材料中，国内曾经被用来或目前仍然被用来制作水润滑轴承的材料有铁梨木、夹布胶木、橡胶、塑料、陶瓷、石墨制品、金属、合金以及金属塑料等几种。而最适合用水润滑的当属以上几种

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