CN102825814B - 一种以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的制造方法，属于轴承制造方法领域。解决现有的橡胶轴承制造方法对于高硬度橡胶为内衬水润滑轴承不适用的问题。该方法将硬质橡胶在双棍开炼机上混炼，将得到的混炼后的硬质橡胶缠绕在轴芯上，置于模具底座上，盖上模具上盖，然后将模具放入硫化机上，在120~180 ℃条件下，硫化20~130 min后，开启模具，脱模，得到水润滑轴承衬套毛坯制品，对水润滑轴承衬套毛坯制品进行机械精加工，再放入轴承外套中，即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承。针对硬质橡胶的不易流动的缺点，本发明采用新型的套筒模具及硫化工艺制备水润滑轴承，该制备方法简单、效率高、适合规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及轴承制造方法领域，具体涉及一种以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的制造方法。
背景技术
水润滑轴承是机器中广泛使用的支承零件，种类繁多的滑动轴承应用范围很广，现代旋转机械要求轴承有良好的承载能力、长寿命及高可靠性。水润滑轴承由外层金属套（钢或铜）和内层衬套组成，在轴承衬里材料中，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。其中，铁犁木，金属材料等价格昂贵，使用效果较差；塑料轴承和陶瓷轴承都具有良好的运转性能和高的承载能力，但塑料轴承的热膨胀和吸水性导致轴承间隙的变化，陶瓷的高脆性和低的抗冲击性能，以及对水中固体颗粒的高度敏感，限制了它们的应用；而橡胶轴承则克服了以上主要缺点，其对泥沙不敏感，缓冲抑振等优点使得在工作条件越来越恶劣的地方越能显示出水润滑橡胶轴承的优越性，能保护配对副轴或轴套，使其磨损率大大降低。如果水中的杂质落入金属轴颈和橡胶轴承之间则轴颈将其压入弹性橡胶轴承材料中而后顺着其旋转方向将其滚推到最近的水槽内并被水冲走，由于金属轴不是让杂质跟着自己移动而是滚推它们，因此磨损不大。而通常橡胶轴承的弹性模量低（承载能力低）、不易加工，针对橡胶的缺点，人们通过纳米粒子改性等方法制备了高硬度橡胶（硬度在45 shore D以上），这类橡胶材料不仅弹性模量高、易于加工，同时又保持了优异的力学性能，保护了摩擦副，但该材料在制备水润滑轴承套筒的过程中，混炼胶不易流动，传统的整体式橡胶轴承加工工艺对该类硬质橡胶不再适用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的橡胶轴承制造方法对于高硬度橡胶为内衬水润滑轴承不适用的问题，而提供一种以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的制造方法。
本发明提供一种以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的制造方法，包括如下步骤：
步骤一：将硬质橡胶在双棍开炼机上进行混炼；
步骤二：将模具轴芯、模具底座和模具上盖分别涂刷脱模剂，在120~180 ℃条件下预热，将步骤一得到的混炼后的硬质橡胶缠绕在轴芯上，置于模具底座上，盖上模具上盖，然后将模具放入硫化机上，在120~180 ℃条件下，加压硫化20~130 min后，开启模具，脱模，得到水润滑轴承衬套毛坯制品；
步骤三：将步骤二得到的水润滑轴承衬套毛坯制品进行机械精加工，置于液氮中10~120 min，再放入轴承外套中，即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承。
优选的是，所述的步骤一中的硬质橡胶为丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚丁二烯橡胶或聚氨酯橡胶，更优选的是，所述的步骤一中的硬质橡胶为丁腈橡胶、硅橡胶或氟橡胶。
优选的是，所述的步骤一中的硬质橡胶硬度大于 45 shore D。
优选的是，所述的步骤一将硬质橡胶在双棍开炼机上混炼，形成厚度为1~10 mm的硬质橡胶。
本发明的有益效果
本发明的一种以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的制造方法，该方法将硬质橡胶在双棍开炼机上进行混炼，将模具轴芯、模具底座和模具上盖分别涂刷脱模剂，在120~180 ℃条件下充分预热，将得到的混炼后的硬质橡胶缠绕在轴芯上，置于模具底座上，盖上模具上盖，然后将模具放入硫化机上，在120~180 ℃条件下，硫化20~130 min后，开启模具，脱模，得到水润滑轴承衬套毛坯制品；将得到的水润滑轴承衬套毛坯制品进行机械精加工，置于液氮中10~120 min，再放入轴承外套中，即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承。针对硬质橡胶的不易流动的缺点，本发明采用新型的套筒模具及硫化工艺制备水润滑轴承，该制备方法简单、效率高、适合规模化生产，为生产长寿命、高比压水润滑轴承提供了保障。利用本发明制备以硬质橡胶为内衬水润滑轴承承载能力高、力学性能优异、摩擦系数小、具有优异的自润滑性能。
附图说明
图1为本发明制造以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的模具轴芯结构示意图；
图2为本发明制造以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的模具底座结构示意图；
图3为本发明制造以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的模具上盖结构示意图；
图4为本发明制造以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的模具整体结构示意图；
图5为为本发明实施例1制备的以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的结构示意图；
图6为本发明实施例5制备的以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的横截面示意图；
图7为本发明专利实施例6制备的以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的横截面示意图；
图8为本发明专利实施例7制备的以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的横截面示意图；
图9为本发明专利实施例8制备的以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的横截面示意图。
图中，1、螺孔，2、排气孔，3、出料口，4、豁口，5、导柱。
具体实施方式
本发明提供一种以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的制造方法，包括如下步骤：
步骤一：将硬质橡胶在双棍开炼机上进行混炼；
步骤二：将模具轴芯、模具底座和模具上盖分别涂刷脱模剂，在120~180 ℃条件下预热，将步骤一得到的混炼后的硬质橡胶缠绕在轴芯上，置于模具底座上，盖上模具上盖，然后将模具放入硫化机上，在120~180 ℃条件下，加压硫化20~130 min后，开启模具，脱模，得到水润滑轴承衬套毛坯制品；
步骤三：将步骤二得到的水润滑轴承衬套毛坯制品进行机械精加工，置于液氮中10~120 min，再放入轴承外套中，即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承。
本发明步骤一所述的硬质橡胶为通过纳米粒子、碳纳米管等改性的橡胶，优选为丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚丁二烯橡胶或聚氨酯橡胶，更优选的是，所述的步骤一中的硬质橡胶为丁腈橡胶、硅橡胶或氟橡胶。所述的硬质橡胶硬度大于 45 shore D（邵氏硬度D）。
本发明所述的步骤一将硬质橡胶在双棍开炼机上混炼，是在常温条件下充分混炼至均匀，混炼时间优选为10min，形成所需要的厚度优选为1~10 mm。
本发明步骤二中的轴芯如附图1所示，模具如图4所示，模具基座和模具上盖分别如附图2和附图3所示，所述的模具包括模具底座和模具上盖，模具底座上分别设置螺孔1、排气孔2、出料口3和豁口4，模具上盖上分别设置排气孔2、出料口3、豁口4和导柱5，将步骤一得到的混炼后的硬质橡胶缠绕在轴芯上，缠绕至所需的厚度后，放入模具底座中，盖上模具上盖，所述的导柱5与螺孔1相互吻合，通过排气孔2排出腔内气体，通过出料口3将多余的混炼胶挤出模具外，通过豁口4固定轴芯。
本发明所述的步骤二中的脱模剂没有任何限制，优选为聚甲基硅氧烷的二氯甲烷稀溶液或硅油。对于预热时间没有特别限制，优选为30-40min。
本发明所用的硫化机没有特殊限制，为普通平板硫化机，在10 MPa以上压力下，120~180℃条件下，优选为165℃，硫化20~130 min，优选为60min，得到水润滑轴承衬套毛坯制品需在室温放置16 h以上后待用。
本发明步骤三所述的轴承外套为金属外套，优选为铜外套，将步骤二得到的水润滑轴承衬套毛坯制品进行机械精加工至所需尺寸，置于液氮（-196 ℃）中10~120 min后，轴承衬体积收缩，在冷冻条件下将其放入相应尺寸的轴承外套中，室温放置，随着体系温度恢复至室温，轴承衬套膨胀，最终，轴承衬套牢固地安装于轴承外套中，对轴承衬套内径进行机械精加工后即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承。
为了更清楚地说明本发明，列举如下的实施例，但其对本发明的范围无任何限制。
实施例 1
将硬度为65 shore D的硅橡胶利用双棍开炼机在常温下混炼10 min，得到3 mm厚度，15 mm宽的片状材料；
将模具轴芯、模具底座和模具上盖分别涂刷硅油脱模剂，在165 ℃条件下预热40min，将上述混炼后的硅橡胶紧紧缠绕在模具轴芯上，置于模具底座上，盖上模具上盖，所述的导柱5与螺孔1相互吻合，通过排气孔2排出腔内气体，通过出料口3将多余的混炼胶挤出模具外，通过豁口4固定轴芯，然后将模具放入硫化机上，在180℃条件下，10 MPa压力下硫化60 min后，开启模具，取出轴芯，脱模，得到水润滑轴承衬套毛坯制品；
将上述水润滑轴承衬套毛坯制品通过机械精加工至150 mm, 置于液氮中30 min后，取出后，安装于内径为147 mm的铜套中，静置至体系温度恢复至室温，即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承，如图5所示。具体性能指标如表1。
实施例2
将硬度为60 shore D的丁腈橡胶利用双棍开炼机在常温下混炼10min，得到3 mm厚度，15 mm宽的片状材料；
将模具轴芯、模具底座和模具上盖分别涂刷硅油，在120 ℃条件下预热40min，将上述混炼后的丁腈橡胶紧紧缠绕在模具轴芯上，置于模具底座上，盖上模具上盖，所述的导柱5与螺孔1相互吻合，通过排气孔2排出腔内气体，通过出料口3将多余的混炼胶挤出模具外，通过豁口4固定轴芯，然后将模具放入硫化机上，在120℃条件下，10 MPa压力下硫化130min后，开启模具，取出轴芯，脱模，得到水润滑轴承衬套毛坯制品；
将上述水润滑轴承衬套毛坯制品通过机械精加工至150 mm, 置于液氮中10 min后，取出后，安装于内径为147 mm的铜套中，静置至体系温度恢复至室温，即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承。具体性能指标如表1。
实施例3
将硬度为62 shore D的氟橡胶利用双棍开炼机在常温下混炼10 min，得到3 mm厚度，15 mm宽的片状材料；
将模具轴芯、模具底座和模具上盖分别涂刷硅油，在180 ℃条件下预热40min，将上述混炼后的氟橡胶紧紧缠绕在模具轴芯上，置于模具底座上，盖上模具上盖，所述的导柱5与螺孔1相互吻合，通过排气孔2排出腔内气体，通过出料口3将多余的混炼胶挤出模具外，通过豁口4固定轴芯，然后将模具放入硫化机上，在165℃条件下，10 MPa压力下硫化20min后，开启模具，取出轴芯，脱模，得到水润滑轴承衬套毛坯制品；
将上述水润滑轴承衬套毛坯制品通过机械精加工至150 mm, 置于液氮中120 min后，取出后，安装于内径为147 mm的铜套中，静置至体系温度恢复至室温，即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承。具体性能指标如表1。
实施例 4
将硬度为62 shore D的聚氨酯橡胶利用双棍开炼机在常温下混炼10min，得到3 mm厚度，15 mm宽的片状材料；
将模具轴芯、模具底座和模具上盖分别涂刷聚甲基硅氧烷的二氯甲烷稀溶液，在165 ℃条件下预热40min，将上述混炼后的聚氨酯橡胶紧紧缠绕在模具轴芯上，置于模具底座上，盖上模具上盖，所述的导柱5与螺孔1相互吻合，通过排气孔2排出腔内气体，通过出料口3将多余的混炼胶挤出模具外，通过豁口4固定轴芯，然后将模具放入硫化机上，在165℃条件下，10 MPa压力下硫化40 min后，开启模具，取出轴芯，脱模，得到水润滑轴承衬套毛坯制品，室温静止16h后待用；
将上述水润滑轴承衬套毛坯制品通过机械精加工至150 mm, 置于液氮中120 min后，取出后，安装于内径为148 mm的铜套中，静置至体系温度恢复至室温，即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承。具体性能指标如表1。
表1
实施例 5
将实施例1制备的以硬质橡胶为内衬水润滑轴承，利用车床和铣床将轴承内衬内表面精加工至内径为110 mm,。制品如附图6所示，轴承衬套内表面无水槽或油槽，尤其适合承载能力大且水环境较洁净的使用工况。
实施例 6
将实施例1制备的以硬质橡胶为内衬水润滑轴承，利用车床和铣床将轴承内衬内表面精加工至内径为110 mm,，并铣出流水槽，制品如附图7所示，轴承衬套内表面设置流水槽，水槽深度8＞9＞10。适合于承载较大且水环境泥沙较严重的使用工况。
实施例 7
将实施例1制备的以硬质橡胶为内衬水润滑轴承，利用车床和铣床将轴承内衬内表面精加工至内径为110 mm,，并铣出流水槽，制品如附图8所示，适合于承载较大且水环境较干净的使用工况。
实施例 8
将实施例1制备的以硬质橡胶为内衬水润滑轴承，利用车床和铣床将轴承内衬内表面精加工至内径为110 mm,，并铣出流水槽，制品如附图9所示，内衬加工出均匀深度的水槽，适合于承载较小且水环境泥沙较严重的使用工况。
Claims (1)
1.一种以硬质橡胶为内衬水润滑轴承的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将硬质橡胶在双棍开炼机上进行混炼，形成厚度为1～10mm的硬质橡胶，所述的硬质橡胶为聚氨酯橡胶，硬质橡胶硬度大于45shore D；
步骤二：将模具轴芯、模具底座和模具上盖分别涂刷脱模剂，在120～180℃条件下预热，将步骤一得到的混炼后的硬质橡胶缠绕在轴芯上，置于模具底座上，盖上模具上盖，然后将模具放入硫化机上，在120～180℃条件下，硫化20～130min后，开启模具，脱模，得到水润滑轴承衬套毛坯制品；
步骤三：将步骤二得到的水润滑轴承衬套毛坯制品进行机械精加工，置于液氮中10～120min，再放入轴承外套中，即得到以硬质橡胶为内衬水润滑轴承。
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