มาตรฐานการออกแบบพิกัดความเผื่อบุชชิ่งคาร์บอนกราไฟต์และคู่มือการควบคุมพิกัดความเผื่อ

ไม่มีตารางช่องว่างสากลสำหรับบุชชิ่งกราไฟต์ให้คัดลอก: 0.0015–0.0025 × เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาสำหรับน้ำ, 0.001–0.002× สำหรับน้ำมัน, 0.002–0.003× สำหรับก๊าซ เป็นจุดเริ่มต้น ไม่ใช่คำตอบสุดท้าย ช่องว่างแคบเกินไปจะทำให้บุชชิ่งติดและไหม้; ช่องว่างกว้างเกินไปจะเกิดการสั่นสะเทือนและเสียงดัง การขยายตัวทางความร้อนของคาร์บอนกราไฟต์มีเพียง 1/3 ถึง 1/2 ของเหล็ก การใช้งานที่อุณหภูมิสูงต้องตรวจสอบช่องว่างแยกต่างหาก และบุชชิ่งใหม่ต้องรันอิน 24–100 ชั่วโมง บทความนี้ให้ค่าที่แนะนำตามสื่อ พิกัดความเผื่อ และเทคนิคการตรวจสอบ

1. หลักการพื้นฐานของการออกแบบช่องว่าง

1.1 ฟังก์ชันของช่องว่าง

ช่องว่างระหว่างบุชชิ่งกราไฟต์กับเพลามีหน้าที่หลักสามประการ:

• สร้างฟิล์มน้ำมันหล่อลื่นหรือรองรับแรงไฮโดรไดนามิก
• ชดเชยความแตกต่างของการขยายตัวทางความร้อน (วัสดุต่างชนิดกัน)
• รองรับพิกัดความเผื่อการผลิตและระยะเผื่อการสึกหรอ

1.2 อันตรายจากช่องว่างแคบเกินไป

• การเสียดสีแบบแห้งก่อนฟิล์มน้ำมันจะเกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้น ทำให้บุชชิ่งไหม้
• ช่องว่างลดลงเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (ถ้าเพลาขยายตัวมากกว่าบุชชิ่ง)
• ยากต่อการประกอบและเพลาติดขัด

1.3 อันตรายจากช่องว่างกว้างเกินไป

• ความสามารถในการรับแรงของฟิล์มน้ำมันลดลง ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน
• ความแม่นยำในการหมุนลดลง เพิ่มการวิ่งออกข้าง
• การรั่วไหลของสื่อเพิ่มขึ้น (สำหรับบุชชิ่งซีล)

2. ค่าช่องว่างที่แนะนำสำหรับสื่อต่างๆ

2.1 สื่อน้ำ

ช่องว่างที่แนะนำสำหรับบุชชิ่งกราไฟต์ในปั๊มน้ำ:

• เพลาขนาด <50 มม.: 0.075-0.125 มม. (อัตราส่วนช่องว่าง 0.0015-0.0025)
• เพลาขนาด 50-100 มม.: 0.10-0.25 มม. (อัตราส่วนช่องว่าง 0.002-0.0025)
• เพลาขนาด 100-200 มม.: 0.20-0.50 มม. (อัตราส่วนช่องว่าง 0.002-0.0025)

น้ำมีความหนืดต่ำและต้องการช่องว่างที่กว้างขึ้นเพื่อสร้างฟิล์มไฮโดรไดนามิก ช่องว่างแคบเกินไปเสี่ยงต่อการระเหยของฟิล์มน้ำและการเสียดสีแบบแห้ง

2.2 สื่อน้ำมัน

ช่องว่างที่แนะนำสำหรับปั๊มน้ำมันและเกียร์บ็อกซ์:

• เพลาขนาด <50 มม.: 0.05-0.10 มม. (อัตราส่วนช่องว่าง 0.001-0.002)
• เพลาขนาด 50-100 มม.: 0.075-0.20 มม. (อัตราส่วนช่องว่าง 0.0015-0.002)
• เพลาขนาด 100-200 มม.: 0.15-0.40 มม. (อัตราส่วนช่องว่าง 0.0015-0.002)

น้ำมันมีความหนืดสูงให้ความสามารถในการรับแรงที่ดี จึงสามารถลดช่องว่างได้

2.3 สื่อก๊าซ

ช่องว่างที่แนะนำสำหรับคอมเพรสเซอร์และพัดลม:

• เพลาขนาด <50 มม.: 0.10-0.15 มม. (อัตราส่วนช่องว่าง 0.002-0.003)
• เพลาขนาด 50-100 มม.: 0.15-0.30 มม. (อัตราส่วนช่องว่าง 0.003-0.003)
• เพลาขนาด 100-200 มม.: 0.30-0.60 มม. (อัตราส่วนช่องว่าง 0.003-0.003)

ก๊าซไม่มีผลในการหล่อลื่น จึงต้องการช่องว่างที่กว้างขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรง คุณสมบัติหล่อลื่นตัวเองของคาร์บอนกราไฟต์ช่วยชดเชยได้

3. ผลกระทบของการขยายตัวทางความร้อนต่อช่องว่าง

3.1 ความแตกต่างของสัมประสิทธิ์การขยายตัวของวัสดุ

• คาร์บอนกราไฟต์: (4-6)×10⁻⁶/°C
• เหล็ก (เพลาขับ): (11-13)×10⁻⁶/°C
• เหล็กกล้าไร้สนิม (เพลาขับ): (16-18)×10⁻⁶/°C
• ทองเหลือง (เพลาขับ): (20-21)×10⁻⁶/°C

สัมประสิทธิ์ของคาร์บอนกราไฟต์ต่ำกว่าเพลาทำจากโลหะมาก ดังนั้นช่องว่างจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น

3.2 การตรวจสอบที่อุณหภูมิสูง

ตัวอย่าง: เพลาขนาด 50 มม. อุณหภูมิทำงาน 200°C เพลาทำจากเหล็ก:

• ช่องว่างที่อุณหภูมิปกติ: 0.10 มม.
• การขยายตัวของเพลา: 50 × 13×10⁻⁶ × 180 = 0.117 มม.
• การขยายตัวของรูบุชชิ่ง: 50 × 5×10⁻⁶ × 180 = 0.045 มม.
• ช่องว่างที่อุณหภูมิสูง: 0.10 + (0.117 - 0.045) = 0.172 มม.

ช่องว่างเพิ่มจาก 0.10 มม. เป็น 0.172 มม. เพิ่มขึ้น 72% ซึ่งต้องพิจารณาในการออกแบบอย่างครบถ้วน

3.3 การตรวจสอบที่อุณหภูมิต่ำ

ในสภาวะอุณหภูมิต่ำ (เช่น ปั๊มออกซิเจนเหลว -183°C) การหดตัวของเพลาจะมากกว่าการหดตัวของบุชชิ่ง ทำให้ช่องว่างลดลง จำเป็นต้องมีการตรวจสอบพิเศษเพื่อป้องกันการติดล็อกของเพลา

4. การเผื่อสำหรับการรันอินและการจัดสรรพิกัดความเผื่อ

4.1 การสึกหรอในช่วงรันอิน

บุชชิ่งกราไฟต์ใหม่ต้องการเวลารันอิน 24-100 ชั่วโมง ในช่วงนี้รูบุชชิ่งจะสึกหรอ 0.01-0.03 มม. เนื่องจากความไม่เรียบเล็กน้อยถูกขัดเกลาให้เรียบเนียนขึ้นจนเกิดพื้นผิวทำงานที่มั่นคง ช่องว่างในการออกแบบควรรวมการเผื่อรันอินไว้ด้วย โดยทั่วไปอยู่ที่ 0.02-0.05 มม.

4.2 หลักการจัดสรรพิกัดความเผื่อ

• รูบุชชิ่ง: H7 หรือ H8 (รูพื้นฐาน)
• เพลากลาง: k6 หรือ h6 (เพลาพื้นฐาน)
• ความกลมกระบอก: ≤0.005 มม.
• ความร่วมศูนย์: ≤0.01 มม.
• ความหยาบผิว: เพลาระดับ Ra 0.4-0.8 μm, รูบุชชิ่งระดับ Ra 0.8-1.6 μm

4.3 ความแข็งของเพลากลาง

• สภาพทั่วไป: HRC ≥ 45
• งานหนักความเร็วสูง: HRC ≥ 55
• สภาพกัดกร่อน: ใช้เหล็กกล้าไร้สนิมหรือชุบโครเมียม ความแข็ง HV ≥ 800

5. วิธีการตรวจสอบช่องว่าง

5.1 เครื่องมือวัด

• ไมโครมิเตอร์ภายใน (ความแม่นยำ 0.001 มม.): วัดรูบุชชิ่ง
• ไมโครมิเตอร์ภายนอก (ความแม่นยำ 0.001 มม.): วัดเส้นผ่านศูนย์กลางเพลา
• เกจวัดช่องว่าง (0.02-0.5 มม.): วัดช่องว่างคร่าวๆ
• ไดอัลอินดิเคเตอร์: วัดการวิ่งออกข้างของเพลา

5.2 ขั้นตอนการวัด

1.วัดเส้นผ่านศูนย์กลางรูบุชชิ่งที่ 3 ตำแหน่งตัดขวาง (บน กลาง ล่าง) ใน 2 ทิศทางตั้งฉากกัน

2.วัดเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาที่ตำแหน่งเดียวกัน

3.คำนวณช่องว่างในแต่ละตำแหน่งและเลือกค่าต่ำสุด

4.ตรวจสอบความกลมกระบอกและความร่วมศูนย์

5.3 การตรวจสอบออนไลน์

สำหรับอุปกรณ์ที่สำคัญ สามารถใช้เซนเซอร์กระแสไฟฟ้าหมุนวนหรือเซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติกเพื่อตรวจสอบช่องว่างแบบออนไลน์ เมื่อช่องว่างเกิน 1.5-2 เท่าของค่าตั้งต้น ควรพิจารณาเปลี่ยนบุชชิ่ง

6. ตัวอย่างการใช้งานทั่วไป

6.1 บุชชิ่งกราไฟต์สำหรับปั๊มหอยโข่ง

สภาพการใช้งาน: น้ำ, เพลาขนาด 60 มม., ความเร็ว 2950 รอบ/นาที, อุณหภูมิ 80°C

• ช่องว่างออกแบบ: 0.12 มม. (อุณหภูมิปกติ)
• พิกัดความเผื่อ: รูบุชชิ่ง φ60H7 (+0.030/0), เพลากลาง φ60k6 (+0.021/+0.002)
• เผื่อรันอิน: 0.03 มม.
• ตรวจสอบอุณหภูมิสูง: ช่องว่างเพิ่ม 0.04 มม. ที่ 80°C เป็น 0.16 มม. อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้

6.2 บุชชิ่งกราไฟต์สำหรับคอมเพรสเซอร์

สภาพการใช้งาน: อากาศ, เพลาขนาด 80 มม., ความเร็ว 6000 รอบ/นาที, อุณหภูมิ 120°C

• ช่องว่างออกแบบ: 0.20 มม. (อุณหภูมิปกติ)
• พิกัดความเผื่อ: รูบุชชิ่ง φ80H8 (+0.046/0), เพลากลาง φ80h6 (0/-0.019)
• เผื่อรันอิน: 0.05 มม.
• ตรวจสอบอุณหภูมิสูง: ช่องว่างเพิ่ม 0.08 มม. ที่ 120°C เป็น 0.28 มม. ตรงตามข้อกำหนดสำหรับสื่อก๊าซ

สรุป

การออกแบบช่องว่างที่เหมาะสมและการควบคุมพิกัดความเผื่อของบุชชิ่งคาร์บอนกราไฟต์เป็นปัจจัยทางเทคนิคสำคัญที่ช่วยให้การทำงานของอุปกรณ์มีความเสถียรและยืดอายุการใช้งานได้ยาวนานขึ้น ด้วยการคำนวณช่องว่างอย่างมีหลักวิทยาศาสตร์ การจัดสรรพิกัดความเผื่ออย่างเข้มงวด และการตรวจสอบอย่างแม่นยำ คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของคาร์บอนกราไฟต์จะถูกใช้งานได้อย่างเต็มที่ Huahao Sealing Co., Ltd. มีอุปกรณ์การกลึง CNC ที่แม่นยำและความสามารถในการตรวจสอบอย่างครบถ้วน พร้อมให้บริการออกแบบและผลิตบุชชิ่งคาร์บอนกราไฟต์ตามความต้องการ ติดต่อทีมเทคนิคของเราเพื่อรับคำแนะนำในการเลือกใช้งานอย่างละเอียด