蝶閥設計時(shí)軸承選型考慮的因素
蝶閥是近年來(lái)發(fā)展速度最快的閥門(mén)類(lèi)型之一，其在工藝系統中既可作隔離切斷用，也可作自動(dòng)調節用，主要由閥體、蝶板、閥軸、填料、軸承及驅動(dòng)裝置等零部件組成。驅動(dòng)裝置的輸出動(dòng)力，經(jīng)由閥軸傳遞給蝶板，從而實(shí)現隔離切斷或調節功能。軸承作為閥軸不可或缺的支撐部件，其科學(xué)合理的選型至關(guān)重要。
軸承是支承軸頸、耳軸、樞軸、短軸及軸上零件，用于減小摩擦和保證回轉精度，并使軸及軸上零件在其中轉動(dòng)、擺動(dòng)或滑動(dòng)的機器部件。軸承選型的科學(xué)合理與否，不僅影響產(chǎn)品性能的保證、功能的實(shí)現，而且影響著(zhù)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、運行維護的成本。
蝶閥是近年來(lái)發(fā)展速度最快的閥門(mén)類(lèi)型之一，其在工藝系統中既可作隔離切斷用，也可作自動(dòng)調節用，主要由閥體、蝶板、閥軸、填料、軸承及驅動(dòng)裝置等零部件組成。驅動(dòng)裝置的輸出動(dòng)力，經(jīng)由閥軸傳遞給蝶板，從而實(shí)現隔離切斷或調節功能。軸承作為閥軸不可或缺的支撐部件，其科學(xué)合理的選型至關(guān)重要。
蝶閥結構形式
蝶閥軸支撐結構的一般形式見(jiàn)圖1～圖4。圖1適用于低中壓小規格整軸式蝶閥，閥軸由安裝在閥體上的一組滑動(dòng)軸承支撐，滑動(dòng)軸承的外徑與閥體一般采用小間隙配合或過(guò)渡配合，內徑與閥軸之間一般采用H9/f9(d9)。
圖1
圖2
圖3
圖4
圖2適用于大規格的閥門(mén)，此類(lèi)閥門(mén)一般采用分軸式結構，即由上、下閥軸組成。下閥軸一般只作支撐作用，不傳遞動(dòng)力，故上閥軸設計為雙滑動(dòng)軸承支撐，下閥軸設計為單滑動(dòng)軸承支撐�；瑒�(dòng)軸承安裝在閥體上和填料壓蓋上，有利于減輕對彈性體填料的吃偏擠壓而導致外漏，同時(shí)也能減輕單滑動(dòng)軸承的過(guò)渡磨損風(fēng)險。
圖3是高溫(一般介質(zhì)溫度不低于300℃)工況用蝶閥的軸承結構形式。閥軸屬單支撐懸臂梁結構，且懸臂較長(cháng)，剛性不足，這時(shí)采用雙支撐，在確保同樣彎曲應變的情況下，軸徑可減小，結構緊湊，重量輕，成本低且運行更平穩，驅動(dòng)力矩也小。為了起到散熱的效果，支架需要一定的長(cháng)度(按熱傳導相關(guān)資料進(jìn)行理論計算，再按實(shí)踐經(jīng)驗選定)，目前常用單滑動(dòng)軸承支撐不很合理。
圖4是調節型蝶閥的軸承布局結構，為了滿(mǎn)足響應靈敏度要求，接收信號不滯后，一般采用滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承的組合結構形式。
軸承材料的選用
滾動(dòng)軸承已商品化、標準化�；瑒�(dòng)軸承在閥門(mén)中大部分與介質(zhì)直接接觸，所以其耐腐蝕性、耐高溫性、熱穩定性(熱膨脹性)是材料選用時(shí)考慮的主要因素。一般以銅合金為主，詳見(jiàn)表1。
表1 常用金屬軸承材料及基本性能
隨著(zhù)近年來(lái)新材料、新技術(shù)、新工藝的快速發(fā)展，軸承的結構和材料也在不斷更新?lián)Q代，特別是自潤滑軸承近年來(lái)得到了廣泛的應用。自潤滑軸承是一種粉末冶金含油軸承，通過(guò)制備粉料、成形、燒結和浸漬潤滑油等主要工序制成。制造這種軸套的粉末冶金減摩材料分為鐵基、銅基和鋁基三種。鐵基粉末冶金減摩材料以鐵為主，有時(shí)加入少量銅，以改善邊界潤滑性能。它的特點(diǎn)是強度高、價(jià)錢(qián)便宜，但軸承摩擦性能較差，且會(huì )生銹，僅適用于低速場(chǎng)合。銅基粉末冶金減摩材料以青銅為主，加入6%～10%的錫，少量的鋅和鉛。它的特點(diǎn)是不會(huì )生銹，在中速、輕載下軸承性能穩定，但價(jià)格較高。鋁基自潤滑軸承強度適中，但耐磨性和抗膠合性能較差。詳見(jiàn)表2。
表2 自潤滑軸承材料及其物理、力學(xué)性能
在閥門(mén)中非金屬材料的軸承也得到了廣泛的應用，例如特種塑料(四氟類(lèi))、碳纖維等聚合物等。聚合物具有質(zhì)輕、絕緣、減磨、耐磨、自潤滑、耐腐蝕、成形工藝簡(jiǎn)單及生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。和金屬材料比較，他們的摩擦學(xué)性能對環(huán)境溫度和濕度敏感，與黏彈性有關(guān)的特性顯著(zhù)，機械強度低，彈性模量小，對潤滑油的吸附性差。
蝶閥用軸承的發(fā)展趨勢
(1)滑動(dòng)軸承滾動(dòng)化能有效減小驅動(dòng)力矩，從而降低能耗，減少用戶(hù)的運行成本，體現低碳經(jīng)濟低能耗、低排放的理念。高可靠性和長(cháng)壽命的特點(diǎn)可以長(cháng)時(shí)間保證高精度，更能適應目前對啟閉速度要求越來(lái)越快的閥門(mén)，特別是具有緊急切斷功能的閥門(mén)。
(2)模塊化結構軸承與填料箱一體化，減少閥體的金屬切削加工量，實(shí)現少切削或無(wú)切削，組裝周期短，方便標準化、通用化作業(yè)。
(3)可自定心的結構適用于大規格、傳遞較大扭矩的蝶閥。
結語(yǔ)
軸承雖說(shuō)是閥門(mén)中的一個(gè)輔助部件，但對閥門(mén)的功能實(shí)現起到舉足輕重的作用。采用合理的結構、適用的材料對降能耗、降材耗以及提高可靠性等方面起著(zhù)重要的作用。
