滑動(dòng)軸承裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種滑動(dòng)軸承裝置，其適合用作泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的徑向軸承。該滑動(dòng)軸承裝置使用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，軸承部分由不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條長(zhǎng)度比軸承滑動(dòng)面(BS)的圓周長(zhǎng)短的碳纖維而成的復(fù)合材料構(gòu)成，且在軸承滑動(dòng)面(BS)上設(shè)有沿軸向貫穿的多個(gè)槽(1g)，多個(gè)槽(1g)以使槽(1g)所占的全部面積相對(duì)于軸承滑動(dòng)面(BS)的整個(gè)滑動(dòng)面的面積的比例、即槽面積率為15～50％的方式形成，且以使相鄰的槽間的距離為10～60mm的方式形成。
【專利說(shuō)明】
滑動(dòng)軸承裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及使用了樹(shù)脂材料的滑動(dòng)軸承裝置，尤其涉及適合用作栗等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的徑向軸承的滑動(dòng)軸承裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于樹(shù)脂所具有的良好潤(rùn)滑性能，所以使用了樹(shù)脂材料的滑動(dòng)軸承裝置廣泛地使用在渦輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械或作業(yè)機(jī)械中。在將使用了樹(shù)脂材料的滑動(dòng)軸承裝置使用在用于對(duì)混入有沙土等異物的水進(jìn)行處理的栗等中的情況下，有時(shí)混入了異物的水會(huì)侵入至軸承滑動(dòng)面，由于沙土的主成分與樹(shù)脂材料相比硬度高，所以會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂材料磨損。由此，對(duì)于使用了樹(shù)脂材料的滑動(dòng)軸承裝置而要求優(yōu)異的耐磨損性。此外，在立式栗等中，滑動(dòng)軸承裝置的軸承滑動(dòng)面并非全都是在水中運(yùn)轉(zhuǎn)，也具有在空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。像這樣，在滑動(dòng)軸承裝置的軸承滑動(dòng)面在暴露于空氣的干式條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，要求在干式條件下優(yōu)異的摩擦磨損特性。
[0003]在專利文獻(xiàn)I中提供了由如下材料構(gòu)成的滑動(dòng)軸承，該材料是將實(shí)施了樹(shù)脂覆膜的長(zhǎng)尺寸碳纖維相對(duì)于軸芯卷繞為線圈狀而成的，由此提高干式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的耐磨損性，此外通過(guò)在滑動(dòng)軸承裝置的滑動(dòng)面上設(shè)置槽而提高異物的去除效果，提高作為軸承的耐漿液(slurry)磨損性。
[0004]但是，當(dāng)將長(zhǎng)尺寸碳纖維相對(duì)于軸芯卷繞為線圈狀而成的材料自身因異物而導(dǎo)致纖維截?cái)鄷r(shí)，纖維會(huì)脫落，因此耐漿液磨損性非常低。因此具有即使在滑動(dòng)面上設(shè)置槽也無(wú)法期待長(zhǎng)壽命的課題。
[0005]此外，在專利文獻(xiàn)I中，雖然為了避免干式條件下的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)基于滑動(dòng)部的摩擦熱而造成的高溫化，而著眼于提高滑動(dòng)軸承裝置的冷卻效果進(jìn)行了論議，但是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)關(guān)于干式條件下的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)提高滑動(dòng)軸承裝置的耐摩擦磨損特性這一觀點(diǎn)的論議。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)2001-173660號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]在干式條件下的運(yùn)轉(zhuǎn)中，磨損粉末會(huì)滯留在滑動(dòng)面上，該情況會(huì)成為耐磨損性的降低、或剛起動(dòng)之后的摩擦系數(shù)高的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的滑動(dòng)部彼此難以磨合的原因。因此，縮短磨損粉末滯留在滑動(dòng)面上的時(shí)間會(huì)關(guān)系到實(shí)現(xiàn)耐磨損性優(yōu)異的狀態(tài)，并縮短使滑動(dòng)部彼此易磨合的“磨合運(yùn)轉(zhuǎn)”的時(shí)間。根據(jù)滑動(dòng)軸承裝置的冷卻效果的觀點(diǎn)來(lái)考慮該情況，使滑動(dòng)部彼此的“磨合”迅速發(fā)展，由此能夠期待實(shí)現(xiàn)摩擦系數(shù)低的狀態(tài)而將軸承溫度上升抑制得低。
[0009]另一方面，滑動(dòng)部件由不含碳纖維、或者即使包含碳纖維也將細(xì)微的碳纖維作為強(qiáng)化劑而含有的程度的樹(shù)脂材料所構(gòu)成，該滑動(dòng)部件雖然具有良好的耐漿液磨損性，但是其具有干式條件下的摩擦磨損特性的降低、和對(duì)滑動(dòng)部中的基于摩擦熱而造成的高溫化進(jìn)行抑制的課題。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述情況而做出的，以提供具有如下的軸承滑動(dòng)面的滑動(dòng)軸承裝置為目的，該軸承滑動(dòng)面能夠消除以往的因?qū)㈤L(zhǎng)尺寸碳纖維相對(duì)于軸芯卷繞為線圈狀而成的材料而存在的缺點(diǎn)、即耐漿液磨損性低這一缺點(diǎn)，提高混入有異物的水中的異物去除效果，耐磨損性優(yōu)異，而且在干式條件(空氣中)下滑動(dòng)時(shí)的摩擦磨損特性優(yōu)異，且抑制因摩擦熱而造成的高溫化。
[0011]此外，本發(fā)明以提供如下的滑動(dòng)軸承裝置為目的，該滑動(dòng)軸承裝置在其軸承滑動(dòng)面暴露于空氣的干式條件下使用的情況下，能夠縮短磨損粉末滯留在軸承滑動(dòng)面上的時(shí)間，且能夠得到去除磨損粉末的效果，而且能夠縮短剛起動(dòng)之后的摩擦系數(shù)高的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，由此防止軸承溫度上升，耐磨損性優(yōu)異。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種滑動(dòng)軸承裝置，其使用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，其特征在于，軸承部分由不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條長(zhǎng)度比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短的碳纖維而成的復(fù)合材料構(gòu)成，且在軸承滑動(dòng)面上設(shè)有沿軸向貫穿的多個(gè)槽，上述多個(gè)槽以使槽所占的全部面積相對(duì)于軸承滑動(dòng)面的整個(gè)滑動(dòng)面的面積的比例、即槽面積率為15?50%的方式形成，且以使相鄰的槽間的距離為10?60mm或5?50mm的方式形成。
[0013]在此，碳纖維只要比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短即可，若記述具體數(shù)值，則碳纖維的長(zhǎng)度優(yōu)選為ΙΟμπι?10mm。碳纖維的直徑優(yōu)選為5μηι?15μηι。此外，碳纖維的條數(shù)雖然可以為多條，但以相對(duì)于滑動(dòng)軸承的軸承部分的整體重量而包含5?30重量％的碳纖維的方式?jīng)Q定碳纖維的條數(shù)。通過(guò)這樣地選擇碳纖維，即使樹(shù)脂中的某一條碳纖維因異物截?cái)喽撀?，在?shù)脂中還具有其他的碳纖維，由此能夠維持耐漿液磨損性高的狀態(tài)，因此能夠長(zhǎng)壽命化。
[0014]當(dāng)槽面積率達(dá)到15%以上時(shí)，軸承滑動(dòng)面的磨損量會(huì)在概略比例上減少，即表示出槽面積率越大混入異物的水中的耐磨損性越提高的傾向。在槽面積率不足15%的情況下，耐磨損性的效果幾乎不變化，因此將槽面積率的下限值設(shè)為15%。在槽面積率超過(guò)50%的情況下，對(duì)軸進(jìn)行支承的滑動(dòng)面面積過(guò)少，軸的舉動(dòng)將變得不穩(wěn)定，因此將槽面積率的上限值設(shè)為50%。像這樣，將槽面積率設(shè)為15?50%，由此通過(guò)基于槽實(shí)現(xiàn)的異物去除效果以及使異物難以進(jìn)入至滑動(dòng)面的效果來(lái)提高耐磨損性。
[0015]在專利文獻(xiàn)I中，在由將實(shí)施了樹(shù)脂覆膜的長(zhǎng)尺寸碳纖維相對(duì)于軸芯卷繞為線圈狀而成的材料構(gòu)成的滑動(dòng)軸承裝置中，將重點(diǎn)放在了對(duì)干式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的滑動(dòng)摩擦熱進(jìn)行冷卻上，因此為了傳遞熱量而需要確保非槽部分的面積，槽面積率的界限為10?25%，無(wú)法設(shè)置更大的槽面積率。
[0016]然而，在本發(fā)明中，軸承部分設(shè)為不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條碳纖維而成的復(fù)合材料，與將重點(diǎn)放在對(duì)干式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的滑動(dòng)摩擦熱進(jìn)行冷卻的情況相比，本發(fā)明著眼于迅速去除成為摩擦系數(shù)上升原因的異物或磨損粉末。由此，將槽面積率擴(kuò)大至大于25%且50%以下而能夠擴(kuò)大槽面積率，由此能夠迅速去除異物或磨損粉末，進(jìn)而能夠減少磨損量。另外，即使將槽面積率擴(kuò)大至此，軸的舉動(dòng)也是穩(wěn)定的。
[0017]在相鄰的槽間的距離(槽間距離)不足1mm時(shí)軸承磨損率大，因此將槽間距離的下限值設(shè)為10mm。另一方面，槽間距離越小，軸承溫度上升值(從運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承最大溫度減去室溫所得的值)越小。因此，在需要使PV(P:面壓力、V:滑動(dòng)速度)值高而比較優(yōu)先抑制軸承溫度上升值的情況下，進(jìn)一步將相鄰槽間距離的下限值設(shè)為5mm，由此能夠?qū)⑤S承溫度上升抑制得低。
[0018]軸承構(gòu)造具有在軸承的背面配置了橡膠等緩沖材料(耐熱界限溫度約120°C)的情況，并在該緩沖材料的耐熱界限溫度以下使用，由此為了將軸承溫度上升值設(shè)為80°C以下(假設(shè)空氣溫度40°C)而需要使槽間距離為60mm以下。因此，將槽間距離的上限值設(shè)為60mm。
[0019]這樣，通過(guò)將相鄰的槽間距離設(shè)為10?60mm來(lái)縮短磨損粉末滯留在滑動(dòng)面上的時(shí)間，并通過(guò)由槽去除磨損粉末的效果來(lái)使耐磨損性優(yōu)異，并通過(guò)縮短剛起動(dòng)之后的摩擦系數(shù)高的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的效果，而能夠?qū)⑤S承溫度上升抑制得低。
[0020]槽寬度由軸承內(nèi)徑、范圍為15?50%的槽面積率、和范圍為10?60mm的槽間距離之間的關(guān)系決定?；蛘咴谝獌?yōu)先抑制軸承溫度上升值的情況下也可以將相鄰槽間距離縮短至 5mm ο
[0021]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其特征在于，上述樹(shù)脂材料包括PA、P0M、PBT、PET、PPE、PC、UHMw-PE、PTFE、PPS、P1、PEEK、PAR、PSF、PE1、PA1、PES中的至少一種。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其特征在于，上述槽使從軸承滑動(dòng)面向徑向的深度為1.0mm以上且為上述樹(shù)脂材料或復(fù)合材料的厚度的2/3以下的方式形成。
[0023]在上述槽使從軸承滑動(dòng)面向徑向的槽深度為Imm以下的情況下，擔(dān)心漿液顆?；蚰p粉末會(huì)堵塞在槽中，因此將槽深度的下限值設(shè)為1mm。當(dāng)槽深度過(guò)大時(shí)，將在軸承的強(qiáng)度上產(chǎn)生問(wèn)題，因此將槽深度的上限值設(shè)為樹(shù)脂材料或復(fù)合材料的厚度的2/3以下。但是，在軸承為節(jié)段型的情況、將軸承墊安裝在材質(zhì)與軸承材料不同的部件上的情況下，并不特別規(guī)定槽深度。
[0024]本發(fā)明的栗使支承葉輪的旋轉(zhuǎn)軸由滑動(dòng)軸承裝置支承，且在使上述滑動(dòng)軸承裝置的軸承滑動(dòng)面暴露于空氣的干式條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，該栗的特征在于，對(duì)于上述滑動(dòng)軸承裝置而使用上述實(shí)施方式中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)軸承裝置。
[0025]發(fā)明的效果
[0026]本發(fā)明起到以下列舉的效果。
[0027](I)在混入了沙土等異物的水中使用滑動(dòng)軸承裝置的情況下，從軸承滑動(dòng)面去除異物的異物去除效果高，耐磨損性優(yōu)異。
[0028](2)軸承部分沒(méi)有被設(shè)為長(zhǎng)尺寸的碳纖維，而是設(shè)為不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條長(zhǎng)度比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短的碳纖維而成的復(fù)合材料，因此可以考慮到難以引起因碳纖維的脫落而造成的軸承材料的漿液磨損量的增大。因此，耐漿液磨損性提高。
[0029](3)雖然軸承部分沒(méi)有被設(shè)為長(zhǎng)尺寸的碳纖維，而是設(shè)為不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條長(zhǎng)度比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短的碳纖維而成的復(fù)合材料，但是在軸承滑動(dòng)面上設(shè)有沿軸向貫穿的多個(gè)槽，且上述槽以使相鄰的槽間的距離為10?60mm或者5?60mm的方式形成，因此能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)軸承磨損率和軸承溫度上升值。
[0030](4)相鄰的槽間的距離為10?60mm或者5?60mm，因此在滑動(dòng)軸承裝置的軸承滑動(dòng)面暴露于空氣的干式條件下使用的情況下，能夠縮短磨損粉末滯留在軸承滑動(dòng)面上的時(shí)間，且能夠得到去除磨損粉末的效果，還能夠通過(guò)縮短剛起動(dòng)之后的摩擦系數(shù)高的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間而防止軸承溫度上升，從而耐磨損性優(yōu)異。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是表示本發(fā)明的滑動(dòng)軸承裝置的立體圖。
[0032]圖2是圖1所示的滑動(dòng)軸承裝置的I1-1I線剖視圖。
[0033]圖3是圖2的III部分放大圖。
[0034]圖4是表示槽面積率與耐磨損性之間的關(guān)系的圖。
[0035]圖5是表示槽間距離與耐磨損性之間的關(guān)系的圖。
[0036]圖6是表示槽間距離與軸承磨損率(軸承內(nèi)徑變化率)之間的關(guān)系的圖。
[0037]圖7是表示槽間距離與軸承溫度上升值之間的關(guān)系的圖。
[0038]圖8A是滑動(dòng)軸承裝置的縱剖視圖。
[0039]圖8B是滑動(dòng)軸承裝置的縱剖視圖。
[0040]圖8C是滑動(dòng)軸承裝置的縱剖視圖。
[0041 ]圖8D是滑動(dòng)軸承裝置的縱剖視圖。
[0042]圖8E是滑動(dòng)軸承裝置的水平剖視圖。
[0043]圖8F是滑動(dòng)軸承裝置的水平剖視圖。
[0044]圖8G是滑動(dòng)軸承裝置的水平剖視圖。
[0045]圖9是表示適用本發(fā)明的滑動(dòng)軸承裝置的立式斜流栗的剖視圖。
[0046]圖10是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的滑動(dòng)軸承裝置的使用狀態(tài)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]以下參照?qǐng)D1至圖10來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的滑動(dòng)軸承裝置的實(shí)施方式。在圖1至圖10中，對(duì)相同或相當(dāng)?shù)臉?gòu)成部件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0048]圖1是表示本發(fā)明的滑動(dòng)軸承裝置的立體圖。如圖1所示，滑動(dòng)軸承裝置I由不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條長(zhǎng)度比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短的碳纖維而成的復(fù)合材料構(gòu)成，且成形為圓筒形狀。在此，碳纖維只要比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短即可，若記述具體數(shù)值，則碳纖維的長(zhǎng)度優(yōu)選為ΙΟμπι?10mm。碳纖維的直徑優(yōu)選為5μπι?15μπι。此外，碳纖維的條數(shù)雖然為多條即可，但以相對(duì)于滑動(dòng)軸承的軸承部分的整體的重量而包含5?30重量％的碳纖維的方式?jīng)Q定碳纖維的條數(shù)。通過(guò)這樣地選擇碳纖維，即使樹(shù)脂中的某一條碳纖維因異物截?cái)喽撀洌跇?shù)脂中還具有其他的碳纖維，由此能夠維持耐漿液磨損性高的狀態(tài)，因此能夠長(zhǎng)壽命化。
[0049]圓筒形狀的滑動(dòng)軸承裝置I的內(nèi)周面構(gòu)成軸承滑動(dòng)面BS。在圖1中，省略了形成在軸承滑動(dòng)面BS上的槽的圖示。樹(shù)脂材料包括ΡΑ(聚酰胺)、Ρ0Μ(聚甲醛)、ΡΒΤ(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)、ΡΕΤ(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、ΡΡΕ(聚丙乙烯)、PC(聚碳酸酯)、UHMw-PE(超高分子聚乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、PI(聚酰亞胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PAR(聚芳酯)、PSF(聚砜)、PEI (聚醚酰亞胺)、PAI (酰亞胺)、PES(聚醚砜)中的至少一種。
[0050]圖2是圖1所示的滑動(dòng)軸承裝置I的I1-1I線剖視圖。如圖2所示，在滑動(dòng)軸承裝置I的軸承滑動(dòng)面BS上形成有沿軸向貫穿的多個(gè)槽lg。在圖2中，雖然圖示了在軸承滑動(dòng)面BS上形成有多個(gè)槽的情況，但槽也可以為I條。
[0051]在本發(fā)明中，在滑動(dòng)軸承裝置I的軸承滑動(dòng)面BS上形成有多個(gè)槽Ig的情況下，多個(gè)上述槽Ig以使槽所占的全部面積相對(duì)于軸承滑動(dòng)面的整個(gè)滑動(dòng)面的面積的比例、即槽面積率為15?50%的方式形成。若說(shuō)明圖2所示的示例，當(dāng)將軸承滑動(dòng)面的內(nèi)徑設(shè)為d，將槽寬度設(shè)為w時(shí)，在軸承滑動(dòng)面上等間隔地形成有8個(gè)槽lg，滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)為時(shí)，槽的圓周長(zhǎng)為8w。如圖1所示，當(dāng)將滑動(dòng)軸承裝置I的軸向長(zhǎng)度設(shè)為D時(shí)，軸承滑動(dòng)面的整個(gè)滑動(dòng)面的面積為JidXD，槽所占的全部面積為8wXD。因此，能夠?qū)⒉鬯嫉娜棵娣e相對(duì)于軸承滑動(dòng)面的整個(gè)滑動(dòng)面的面積的比例、即槽面積率表示為(Sw/Jid) X 100( % )。若將槽的個(gè)數(shù)設(shè)為n(n為正整數(shù))而使該數(shù)式更通用化，則能夠表示為(1^/3!(1)\100(%)。在本發(fā)明中，多個(gè)槽仏以使槽面積率((nw/3id)X100(%))為15?50%的方式形成。在此，槽寬度w指由圓周上的長(zhǎng)度所示的槽的寬度。
[0052]此外，在本發(fā)明中，多個(gè)上述槽Ig以使相鄰的槽間距離(槽間距離(L))為10?60mm的方式形成。在圖2中為了方便，而使L(槽間距離)以及w(槽寬度)比滑動(dòng)面的圓周上接近半徑方向內(nèi)側(cè)地進(jìn)行圖示。在此，槽間距離L是指槽與槽之間的滑動(dòng)面的圓周上的長(zhǎng)度。
[0053]圖3是圖2的III部分放大圖。在圖3的放大圖中，表示槽Ig的深度(dp)和樹(shù)脂材料或者復(fù)合材料的厚度(T)。各槽Ig以使從軸承滑動(dòng)面BS向徑向的深度(dp)為1.0mm以上且為樹(shù)脂材料或者復(fù)合材料的厚度(T)的2/3以下的方式形成。即1.0mmS dp <(2/3)T。但是在軸承為節(jié)段型的情況、和將軸承墊安裝在材質(zhì)與軸承材料不同的部件上的情況下，能夠在相鄰的軸承墊之間形成槽，由此并不特別地規(guī)定槽深度。
[0054]接下來(lái)，說(shuō)明將槽面積率、槽間距離、槽寬度以及槽深度設(shè)定為上述范圍的理由。
[0055](I)槽面積率
[0056]在圖4以及圖5中表示使用了由PI樹(shù)脂和碳纖維復(fù)合材料構(gòu)成的軸承即碳纖維復(fù)合PI軸承來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果。
[0057]試驗(yàn)在下述的條件下進(jìn)行。
[0058]軸承平均面壓力:0.05MPa，周速度:5m/s，試驗(yàn)時(shí)間:8h，環(huán)境:漿液中，異物濃度:200ppm
[0059]圖4是表示槽面積率與耐磨損性之間的關(guān)系的圖，橫軸表示槽面積率(%)，縱軸表示軸承在漿液中的磨損量(軸承內(nèi)徑變化量)[mm]。如圖4所示，當(dāng)槽面積率達(dá)到15 %以上時(shí)，磨損量在概略比例上減少。即，表示出槽面積率越大耐磨損性越高的傾向。在槽面積率不足15%的情況下，耐磨損性的效果幾乎不變化，因此將槽面積率的下限值設(shè)為15%。在槽面積率超過(guò)50%的情況下，支承軸的滑動(dòng)面面積過(guò)小，軸的舉動(dòng)將變得不穩(wěn)定，因此將槽面積率的上限值設(shè)為50%。雖然通過(guò)基于槽實(shí)現(xiàn)的去除異物的效果、以及使異物難以進(jìn)入至滑動(dòng)面的效果而使耐磨損性提高，但在槽面積率不足15%的情況下，該效果將變小，不會(huì)提高耐磨損性。
[0060]圖5是表示槽間距離與耐磨損性之間的關(guān)系的圖，橫軸表示槽間距離(mm)，縱軸表示軸承在漿液中的磨損量(軸承內(nèi)徑變化量)[mm]。如圖5所示，即使使相對(duì)于軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)的槽間距離在1?25mm之間變化，軸承在漿液中的磨損量也沒(méi)有規(guī)律，沒(méi)有表示出固定的傾向。即，槽間距離相對(duì)于軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)的比例與漿液中的耐磨損性無(wú)關(guān)。
[0061]如圖4以及圖5所示，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果能夠確認(rèn)，在由樹(shù)脂材料或者樹(shù)脂材料和碳纖維的復(fù)合材料構(gòu)成的滑動(dòng)軸承裝置中，槽面積率會(huì)影響到漿液中的耐磨損性。
[0062](2)槽間距離
[0063]在圖6以及圖7中表示使用PEEK類材料制軸承來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果。
[0064]試驗(yàn)在下述的條件下進(jìn)行。
[0065]軸承平均面壓力:0.1MPa，周速度:4m/s，試驗(yàn)時(shí)間:2h，環(huán)境:空氣中
[0066]圖6是表示槽間距離與軸承磨損率之間的關(guān)系的圖，橫軸表示槽間距離(mm)，縱軸表示在空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的軸承磨損率(軸承內(nèi)徑變化率)(ym/h)。
[0067]如圖6所示，在槽間距離(L)不足1mm時(shí)，軸承磨損率(μπι/h)在1.2附近或在其之上，軸承磨損率增加。因此將槽間距離(L)的下限值設(shè)為10mm。在槽間距離(L)為20mm?46mm之間時(shí)，軸承磨損率(μπι/h)在0.8附近或在其之下，軸承磨損率減少。因此，槽間距離(L)更優(yōu)選的范圍為20?45mm。
[0068]此外，圖6也表示槽間距離與穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦系數(shù)之間的關(guān)系。如圖6所示，即使使槽間距離(L)在3?46mm之間變化，摩擦系數(shù)也大概固定。因此，槽間距離與穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦系數(shù)無(wú)關(guān)。
[0069]圖7是表示槽間距離與軸承溫度上升值(°C)之間的關(guān)系的圖，橫軸表示槽間距離(_)，縱軸表示空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的軸承溫度上升值(從運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承最大溫度減去室溫(環(huán)境溫度)的值)(°C)。如圖7所示，槽間距離(L)越小則軸承溫度上升值越小，軸承溫度上升值隨著槽間距離增加而大致直線地增加。本發(fā)明的滑動(dòng)軸承裝置具有在軸承的背面配置了由橡膠材料構(gòu)成的緩沖材料的情況，由該橡膠材料構(gòu)成的緩沖材料的耐熱界限溫度為120°C ο因此，需要在耐熱界限溫度(120°C)以下使用滑動(dòng)軸承裝置。將滑動(dòng)軸承裝置的使用環(huán)境的環(huán)境溫度假設(shè)為40 °C，因此需要將軸承溫度上升值設(shè)為80 °C以下。如圖7所示，為了將軸承溫度上升值設(shè)為80°C以下，而將槽間距離(L)的上限值設(shè)為60mm。另外在圖7中，也表示槽間距離與剛起動(dòng)之后的摩擦系數(shù)之間的關(guān)系，即使使槽間距離變化，摩擦系數(shù)也大致固定，槽間距離與剛起動(dòng)之后的摩擦系數(shù)無(wú)關(guān)。
[0070]若總結(jié)圖6以及圖7的結(jié)果，根據(jù)圖6所示的槽間距離與軸承磨損率之間的關(guān)系，槽間距離的下限值為10mm，根據(jù)圖7所示的槽間距離與軸承溫度上升值之間的關(guān)系，槽間距離的上限值為60mm。因此，相鄰的槽間的距離(槽間距離)設(shè)為10?60mm。而且，槽間距離更優(yōu)選的范圍為圖6中表示軸承磨損率小的值、即20?46mm。如圖7所示，槽間距離為46mm時(shí)，軸承溫度上升值約65°C。因此，即使在軸承的環(huán)境溫度上升至50°C那樣嚴(yán)酷的使用環(huán)境下，軸承溫度也將停留在115°C，不會(huì)對(duì)緩沖材料施與不良影響。
[0071]另外，在PV(P:面壓力、V:滑動(dòng)速度)值高并想要優(yōu)先抑制軸承溫度上升值的情況下，也可以將相鄰的槽間距離縮短至5mm，由此將軸承溫度上升抑制得低。
[0072]在空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，磨損粉末滯留在滑動(dòng)面上的情況會(huì)成為耐磨損性降低、磨合困難的原因。因此，通過(guò)將槽間距離設(shè)為10?60mm或者5?60mm，縮短磨損粉末滯留在滑動(dòng)面上的時(shí)間，并通過(guò)由槽去除磨損粉末的效果，而使耐磨損性優(yōu)異，且通過(guò)將剛起動(dòng)之后的摩擦系數(shù)高的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間縮短的效果，而能夠?qū)⑤S承溫度上升抑制得低。
[0073]如圖6以及圖7所示，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果能夠確認(rèn)，在由樹(shù)脂材料或者樹(shù)脂材料和碳纖維的復(fù)合材料構(gòu)成的滑動(dòng)軸承裝置中，槽間距離會(huì)對(duì)空氣中的磨損特性以及軸承溫度上升產(chǎn)生影響。
[0074](3)槽寬度
[0075]槽寬度由軸承內(nèi)徑、范圍為15?50%的槽面積率、與范圍為10?60mm或者范圍為5?6 Omm的槽間距離之間的關(guān)系決定。
[0076](4)槽深度
[0077]上述槽Ig在從軸承滑動(dòng)面向徑向的槽深度(dp)為Imm以下情況下，擔(dān)心漿液顆粒或磨損粉末會(huì)堵塞在槽中，由此將槽深度(dp)的下限值設(shè)為1mm。雖然槽深度(dp)并沒(méi)有特別地規(guī)定上限，但若過(guò)大則會(huì)在軸承的強(qiáng)度上產(chǎn)生問(wèn)題，因此將槽深度(dp)的上限值設(shè)為樹(shù)脂材料或者復(fù)合材料的厚度(T)的2/3以下。但是，在軸承為節(jié)段型的情況、將軸承墊安裝在材質(zhì)與軸承材料不同的部件上的情況下，能夠在相鄰的軸承墊間形成槽，因此并不特別規(guī)定槽深度。
[0078]接著，在圖8A?圖SG中表示具有與圖2所示的滑動(dòng)軸承裝置不同的截面形狀的滑動(dòng)軸承裝置的示例。圖8A?圖8D是滑動(dòng)軸承裝置I的縱剖視圖，是與圖2相當(dāng)?shù)膱D。圖8E?圖8G是滑動(dòng)軸承裝置I的水平剖視圖。
[0079]圖8A、圖SB所示的滑動(dòng)軸承裝置I的槽Ig的槽寬度(W)并不是均等的，由大、小(圖8A)以及大、中、小(圖SB)的組合形成。圖SC、圖8D所示的滑動(dòng)軸承裝置I的槽寬度(w)并不是均等的，槽的位置也錯(cuò)開(kāi)地配置。
[0080]圖8E、圖8F、圖8G所示的滑動(dòng)軸承裝置I的沿軸向貫穿的貫穿槽Ig的形狀并不是直線形狀，分別是在中央部具有層差的直線形狀(圖SE)、波狀的形狀(圖8F)、或山狀(圖SG)。在圖8E、圖8F、圖8G的槽的情況下，能夠以使槽間距離為10?60mm或者5?60mm的范圍的方式自由地配置。該情況下的槽間距離是與滑動(dòng)方向(周向)平行的距離，且是將相鄰的槽的接近緣連結(jié)的距離。在將該相鄰的槽的接近緣連結(jié)的距離存在多個(gè)的情況、或槽間距離存在多個(gè)的情況，選擇平均距離。
[0081]圖9表示具有本實(shí)施方式的滑動(dòng)軸承裝置的、在排水機(jī)站使用的栗的示例、即立式斜流栗的剖視圖。
[0082]如圖9所示，立式斜流栗具有:設(shè)置固定在栗設(shè)置座上的排出彎頭30;與該排出彎頭30的下端連接的下垂管29;與下垂管29的下端連接且將后述的葉輪22收納在內(nèi)部的排出筒28;和與排出筒28的下端連接且用于將水吸入的進(jìn)水喇叭27。
[0083]在立式斜流栗、下垂管29、排出筒28以及進(jìn)水喇叭27的徑向大致中心部上，配置有由聯(lián)軸器26相互連接的軸10、1(Τ。軸10、1(Τ由上部軸承32以及下部軸承33支承。在軸10、17的一端側(cè)(進(jìn)水喇叭27側(cè))上，連接有用于將水吸入至栗內(nèi)的葉輪22。軸10、1(Τ的另一端側(cè)從設(shè)在排出彎頭30上的孔向立式斜流栗的外部穿過(guò)，且與使葉輪22旋轉(zhuǎn)的未圖示的驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)連接。
[0084]在軸10、1(/與設(shè)在排出彎頭30上的孔之間設(shè)有浮動(dòng)密封件34，由此能夠防止立式斜流栗所處理的水流出至立式斜流栗的外部。
[0085]驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)為了能夠容易地進(jìn)行保養(yǎng)檢查而設(shè)在陸地上，驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)能夠傳遞至軸10、1(Τ，從而使葉輪22旋轉(zhuǎn)。水通過(guò)葉輪22的旋轉(zhuǎn)而從進(jìn)水喇叭27被吸入，從排出筒28、下垂管29通過(guò)而從排出彎頭30排出。
[0086]圖9所示的立式斜流栗在栗起動(dòng)時(shí)以在栗內(nèi)部沒(méi)有流體的狀態(tài)、即干式條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，在起動(dòng)后的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，以在栗內(nèi)部存在有混入異物的水的狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0087]圖10是本實(shí)施方式的適用于軸承32、33的滑動(dòng)軸承裝置的放大圖。如圖10所示，在軸ιο、?(Τ的外周上具有作為軸承的相對(duì)材料的由不銹鋼、燒結(jié)金屬或者表面改質(zhì)的金屬構(gòu)成的套筒11。在套筒11的外周側(cè)上設(shè)有由樹(shù)脂材料、陶瓷、燒結(jié)金屬或者表面改質(zhì)的金屬構(gòu)成的滑動(dòng)軸承I。套筒11的外周面隔著非常窄的間隙而與滑動(dòng)軸承裝置I的內(nèi)周面(滑動(dòng)面)相對(duì)，且以相對(duì)于滑動(dòng)軸承裝置I滑動(dòng)的方式構(gòu)成?；瑒?dòng)軸承I通過(guò)由金屬或者樹(shù)脂構(gòu)成的軸承殼體12而固定于經(jīng)由凸緣部12a與栗的下垂管29等連接的支承部件13上。
[0088]本發(fā)明人在圖9所示的構(gòu)造的立式斜流栗的軸承32、33上配置本發(fā)明的滑動(dòng)軸承裝置，并進(jìn)行栗起動(dòng)時(shí)的空氣中的干式運(yùn)轉(zhuǎn)、起動(dòng)后的將混入了異物的漿液排出的規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)。其結(jié)果是，能夠抑制軸承的磨損或摩擦，且以使?jié){液水中的異物或去除的磨損粉末迅速排出的方式形成，因此即使在嚴(yán)酷的條件下也能夠良好的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0089]至此雖然對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式，在其技術(shù)思想的范圍內(nèi)，當(dāng)然可以通過(guò)各種不同的方式實(shí)施。
[0090]工業(yè)實(shí)用性
[0091]本發(fā)明涉及使用了樹(shù)脂材料的滑動(dòng)軸承裝置，尤其涉及能夠利用于適合用作栗等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的徑向軸承的滑動(dòng)軸承裝置。
[0092]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0093]I滑動(dòng)軸承裝置
[0094]Ig 槽
[0095]10、10'軸
[0096]11 套筒
[0097]12軸承殼體
[0098]12a凸緣部
[0099]13支承部件
[0100]22 葉輪
[0101]26聯(lián)軸器
[0102]27進(jìn)水喇叭
[0103]28排出筒
[0104]29下垂管
[0105]30排出彎頭
[0106]32上部軸承
[0107]33下部軸承
[0108]34浮動(dòng)密封件
[0109]w槽寬度
[0110]L槽間距離
[0111]dp槽深度
[0112]BS軸承滑動(dòng)面
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種滑動(dòng)軸承裝置，使用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，其特征在于， 軸承部分由不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條長(zhǎng)度比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短的碳纖維而成的復(fù)合材料構(gòu)成，且在軸承滑動(dòng)面上設(shè)有沿軸向貫穿的多個(gè)槽， 所述多個(gè)槽以使槽所占的全部面積相對(duì)于軸承滑動(dòng)面的整個(gè)滑動(dòng)面的面積的比例、即槽面積率為15?50%的方式形成，且以使相鄰的槽間的距離為10?60mm的方式形成。2.一種滑動(dòng)軸承裝置，使用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，其特征在于， 軸承部分由不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條長(zhǎng)度比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短的碳纖維而成的復(fù)合材料構(gòu)成，且在軸承滑動(dòng)面上設(shè)有沿軸向貫穿的多個(gè)槽， 所述多個(gè)槽以使槽所占的全部面積相對(duì)于軸承滑動(dòng)面的整個(gè)滑動(dòng)面的面積的比例、即槽面積率為15?50%的方式形成，且以使相鄰的槽間的距離為5?60mm的方式形成。3.一種滑動(dòng)軸承裝置，使用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，其特征在于， 軸承部分由不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條長(zhǎng)度比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短的碳纖維而成的復(fù)合材料構(gòu)成，且在軸承滑動(dòng)面上設(shè)有沿軸向貫穿的多個(gè)槽， 多個(gè)所述槽以使相鄰的槽間的距離為5?60_的方式形成。4.一種滑動(dòng)軸承裝置，使用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，其特征在于， 軸承部分由不含碳纖維的樹(shù)脂材料、或者在不含碳纖維的樹(shù)脂材料中含有多條長(zhǎng)度比軸承滑動(dòng)面的圓周長(zhǎng)短的碳纖維而成的復(fù)合材料構(gòu)成，且在軸承滑動(dòng)面上設(shè)有沿軸向貫穿的多個(gè)槽， 多個(gè)所述槽以使槽所占的全部面積相對(duì)于軸承滑動(dòng)面的整個(gè)滑動(dòng)面的面積的比例、即槽面積率為15?50%的方式形成。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的滑動(dòng)軸承裝置，其特征在于， 所述相鄰的槽間的距離為1mm?60mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)軸承裝置，其特征在于， 所述樹(shù)脂材料包括PA、POM、PBT、PET、PPE、PC、UHMw-PE、PTFE、PPS、P1、PEEK、PAR、PSF、PE1、PA1、PES中的至少一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)軸承裝置，其特征在于， 所述槽以使從軸承滑動(dòng)面向徑向的深度為1.0mm以上且為所述樹(shù)脂材料或復(fù)合材料的厚度的2/3以下的方式形成。8.—種栗，其使支承葉輪的旋轉(zhuǎn)軸由滑動(dòng)軸承裝置支承，且在所述滑動(dòng)軸承裝置的軸承滑動(dòng)面暴露于空氣的干式條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，該栗的特征在于， 對(duì)于所述滑動(dòng)軸承裝置而使用權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的滑動(dòng)軸承裝置。
【文檔編號(hào)】F16C17/14GK105874230SQ201480070773
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日
【發(fā)明人】杉山憲, 杉山憲一, 高橋則雄, 八鍬浩, 山中隆司
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社荏原制作所