Koperen bussen

Om de maat, het materiaal en de specificatie van koperen bussen correct te selecteren, is het noodzakelijk om passende omstandigheden (zoals draagvermogen, bedrijfssnelheid, smeervereisten) en installatiescenario's (zoals asdiameter, behuizingsmateriaal, werkomgeving) te combineren, en te focussen op de compatibiliteit van kernparameters. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg vanuit drie dimensies: maatbepaling, tolerantiekeuze en sleutelparameters:

De maat van koperen bussen moet nauwkeurig worden afgestemd op de asdiameter en de montagebehuizing. De kern is het bepalen van drie sleutelparameters: binnendiameter (passend bij de as), buitendiameter (passend bij de behuizing) en lengte:

Kernprincipe: De binnendiameter van de koperen bus moet iets groter zijn dan de asdiameter (waardoor een passingspeling ontstaat). De speling wordt aangepast aan de bedrijfskenmerken om operationele flexibiliteit en stabiliteit in evenwicht te brengen:

• Lage snelheid en zware belasting (bijv. ponsmachines, crushersassen): Een kleinere speling (0,01-0,03 mm) is vereist om verhoogde lokale slijtage door trillingen tussen de as en de bus te voorkomen;
• Hoge snelheid en lichte belasting (bijv. motorsassen, ventilatorsassen): Een grotere speling (0,03-0,08 mm) is vereist om ruimte te reserveren voor thermische uitzetting van de koperen bus (thermische uitzettingscoëfficiënt van koper ≈16*10⁻⁶/°C, hoger dan die van staal) om vastlopen bij hoge temperaturen te voorkomen;
• Goede smering (bijv. oliebad, geforceerde smering): De speling kan matig worden vergroot (0,05-0,12 mm) om de vloeibaarheid van het smeermedium te verbeteren;
• Harde omgeving (bijv. stof, droge wrijving/grensmering): De speling moet strikt worden gecontroleerd (≤0,03 mm) om binnendringen van onzuiverheden en droge slijtage te verminderen;
• Materiaal aanpassing: Zuiver koper (rood koper) is relatief zacht, dus de speling moet aan de ondergrens worden genomen (≤0,02 mm) om vervorming te voorkomen; messing en brons kunnen worden geselecteerd volgens conventionele spelingen;
• Berekeningsformule: Aanbevolen binnendiameter d = asdiameter + passingspeling. De asdiameter nauwkeurigheid is meestal h6/h7 (astolerantiezone), en de koperen bus binnendiametertolerantie wordt overeenkomstig geselecteerd als H7/H8 (gatentolerantiezone) om een "spelingpassing" te vormen.

De buitendiameter van de koperen bus moet een stabiele passing vormen met de montagebehuizing (meestal gietijzer, staalplaat of aluminiumlegering) om te voorkomen dat de bus tijdens het gebruik in de behuizing verschuift:

• Lichte belasting, scenario's waarbij demontage vereist is (bijv. algemene machineonderhoudsonderdelen): Overgangspassing (bustolerantie g6, behuizingstolerantie H7), waardoor lichte speling of interferentie (±0,01 mm) mogelijk is om fixatie en demontagegemak in evenwicht te brengen;
• Zware belasting, trillingsscenario's (bijv. landbouwmachines, bouwmachines): Interferentiepassing (bustolerantie r6, behuizingstolerantie H7), interferentiehoeveelheid 0,01-0,04 mm (hoe groter de diameter, hoe groter de interferentiehoeveelheid) om ervoor te zorgen dat de koperen bus stevig is bevestigd en trillingen te voorkomen;
• Aanpassing van behuizingsmateriaal: Wanneer de behuizing is gemaakt van zachte materialen zoals aluminiumlegering, wordt de interferentiehoeveelheid gehalveerd (0,005-0,02 mm) om vervorming en scheuren van de behuizing te voorkomen.

De lengtekeuze moet onvoldoende ondersteuning door te kort zijn en warmteafvoer- of verwerkingsproblemen door te lang te voorkomen:

• Risico van te kort: Onvoldoende ondersteuningsoppervlak, overmatige belasting per oppervlakte-eenheid, wat gevoelig is voor lokale verbrijzeling en vervorming van de koperen bus;
• Risico van te lang: Slechte warmteafvoer in het midden van de koperen bus (hoewel koper uitstekende thermische geleidbaarheid heeft, is een overmatige lengte-diameterverhouding gevoelig voor warmteophoping), verhoogde verwerkingsmoeilijkheden en hogere kosten;
• Aanbevolen verhouding: L=(1,2-3)*d (binnendiameter) voor conventionele scenario's;
• Speciale aanpassing: Voor slanke assen en trillingsomstandigheden kan deze worden verhoogd tot L=(3-4)*d, maar axiale oliegroeven (breedte 2-3 mm, diepte 0,5-1 mm) moeten worden ontworpen om de warmteafvoer en smering te ondersteunen;
• Materiaalbeperking: Zuiver koper heeft een lage sterkte, dus de lengte mag niet groter zijn dan 3d om buigvervorming te voorkomen.

Koperen bussen werken in een dynamische wrijvingsomgeving, dus tolerantiecontrole moet losse passing, vastlopen of overmatige slijtage voorkomen:

• Binnendiametertolerantie: H7-klasse (bijv. d=50 mm, tolerantiebereik 0~+0,025 mm) of H8-klasse (0~+0,039 mm) om een uniforme speling van koperen bussen in dezelfde batch te garanderen;
• Buitendiametertolerantie: g6-klasse (bijv. D=60 mm, tolerantiebereik -0,012~-0,002 mm) of r6-klasse (+0,028~+0,038 mm), passend bij de behuizingstolerantie om een stabiele passing te vormen;
• Belangrijkste vereiste: De coaxialiteitstolerantie tussen de binnen- en buitendiameters van dezelfde koperen bus ≤0,01 mm om ongelijke speling en lokale slijtage door excentriciteit te voorkomen.

• Rondheidstolerantie: ≤0,005 mm (binnendiameter ≤50 mm) of ≤0,01 mm (binnendiameter >50 mm) om "puntcontact" tussen de as en de bus veroorzaakt door ovaliteit te voorkomen, wat slijtage intensiveert;
• Cilindriciteitstolerantie: ≤0,01 mm/m om een uniforme passing tussen de binnenwand van de koperen bus en de gehele lengte van de as te garanderen, waardoor een evenwichtige kracht wordt bereikt;
• Haaksheidstolerantie van het eindvlak: ≤0,01 mm/m om axiale beweging veroorzaakt door ongelijke kracht op het eindvlak te voorkomen.

• Ruwheid binnenwand: Ra≤0,8μm (gepolijste behandeling) om de wrijvingscoëfficiënt met de as te verminderen (de wrijvingscoëfficiënt tussen koper en staal ≈0,15, die kan worden verminderd tot 0,08-0,1 na het polijsten);
• Ruwheid buitenwand: Ra≤1,6μm om de passing met de behuizing te verbeteren en de fixatiestabiliteit te verhogen;
• Randafschuining: Beide uiteinden zijn afgeschuind onder 1*45° of 2*30° om krassen op de as of behuizing tijdens de installatie te voorkomen en de instroom van smeermedium te geleiden.

Koperen bussen worden voornamelijk verdeeld in drie categorieën: zuiver koper, messing en brons. Prestatieverschillen bepalen de toepasselijke scenario's:

• Belastingaanpassing: Voor druk ≤15MPa is messing optioneel; voor 15-30MPa wordt tinbrons geselecteerd; voor >30MPa heeft aluminiumbrons (hoge sterkte, slagvastheid) de voorkeur;
• Snelheidsaanpassing: Voor lineaire snelheid ≤3m/s kan zuiver koper of messing worden geselecteerd; voor 3-10m/s is tinbrons (slijtvastheid) geschikt; voor >10m/s moet geforceerde smering + bronzen materiaal worden gecombineerd;
• Corrosieomgeving: Voor vochtige, zuur-base media (bijv. chemische apparatuur) heeft aluminiumbrons of tinbrons (superieure corrosiebestendigheid ten opzichte van messing en zuiver koper) de voorkeur;
• Olievrije/lage-olie scenario's: Loodhoudend brons (bijv. ZCuSn10Pb1) wordt geselecteerd, omdat lood een zelf-smerende laag vormt om droge slijtage te verminderen.

• Oliegroef/oliegaatje ontwerp: Voor zware belasting en hoge snelheid scenario's moeten axiale oliegroeven (breedte 2-3 mm, diepte 0,5-1 mm) of ringvormige oliegroeven worden geopend op de binnenwand van de koperen bus, en olie gaten (opening 2-4 mm) moeten aan de uiteinden worden geplaatst om continue smering te garanderen;
• Wanddikte ontwerp: Conventionele wanddikte δ=(D-d)/2=3-8 mm; voor zware belasting scenario's kan deze worden verhoogd tot 8-15 mm; voor zuivere kopermaterialen moet de wanddikte met 20% worden verhoogd in vergelijking met messing/brons om onvoldoende sterkte te compenseren;
• Stopontwerp: Voor ernstige trillingsscenario's kan een stopgroef (breedte 3-5 mm, diepte 1-2 mm) worden geopend op de buitenwand van de koperen bus en worden bevestigd met een stopspeld om rotatie in omtrek te voorkomen.