防爆切管機(jī)多孔質(zhì)軸承在管道切割作業(yè)中的應(yīng)用

所謂的多孔質(zhì)軸承是以金屬粉末為主要原料，用粉末冶金法制作的燒結(jié)體，其本來就是多孔質(zhì)的，而且具有在制造過程中可較自由調(diào)節(jié)孔隙的數(shù)量、大小、形狀及分布等 。

管道防爆切割作業(yè)所使用的防爆切管機(jī)多孔質(zhì)軸承材料表面均勻分布著成千上萬的小孔，利用這種材料作為流體靜壓軸承表面，這樣就會在軸承表面產(chǎn)生更加均勻的壓力分布。多孔質(zhì)靜壓軸承具有很高的承載能力和靜態(tài)剛度并且具有很好的動態(tài)穩(wěn)定性。對于給定的多孔質(zhì)材料，如果確切知道此材料的均勻特性以及流鈴木一流動特性，軸承在制造和設(shè)計方面將是非常簡單的。

防爆切管機(jī)的切割是以機(jī)械冷切割作業(yè)為基礎(chǔ)，其轉(zhuǎn)速僅為90轉(zhuǎn)/分鐘（X80及不銹鋼材質(zhì)管道，常用于石油、天然氣等易燃易爆及有害化學(xué)氣體管道），其在無負(fù)載的情況下，這種軸承的潤滑流體在多孔質(zhì)內(nèi)部的流動可以簡化為流體經(jīng)一系列平行的非等間距的毛細(xì)管，在此簡化模型中流體只是沿著一個方向流動。

而在實際的管道防爆切割作業(yè)中，多孔質(zhì)軸承內(nèi)部的潤滑油的流動存在兩種截然不同的流動形式。同在管道中流動的介質(zhì)特性相類似的是，流動分為層流區(qū)域、慣性流動以及過渡區(qū)域，粘性流動區(qū)域由Darcy定律來表示。

由于在機(jī)械加工過程中，多孔質(zhì)軸承內(nèi)部流體的流動由于對多孔質(zhì)表面進(jìn)行車削和磨削等加工工藝，防爆切管機(jī)主軸所使用的多孔質(zhì)表面由于孔堵塞而形成了具有高節(jié)流的致密層。而此時作為節(jié)流器時，此致密層就大大降低了多孔質(zhì)的滲透性。此時，應(yīng)當(dāng)增加材料使用拋光的方法去除多孔質(zhì)軸承材料表面的致密層，這種方法強(qiáng)于酸蝕法所得到的多孔質(zhì)材料。在實際的加工過程中，使用電火花加工（線切割）方法來去除多孔質(zhì)表面由于加工所產(chǎn)生的致密層是比較經(jīng)濟(jì)和有效的加工方法。

防爆切管機(jī)在管道切割作業(yè)中所使用的多孔質(zhì)軸承是為了提高管道切割的穩(wěn)定性和精確性。在切管機(jī)的低速無負(fù)載的空轉(zhuǎn)工作狀態(tài)下，多孔質(zhì)軸承可以使用Darcy定律進(jìn)行完美解釋潤滑油在襯套中的流動，而且可以測得理論預(yù)測值的正確。而在實際有負(fù)載的管道切割作業(yè)中應(yīng)當(dāng)考慮表面粗糙度對軸承壓力薄膜的影響。

如切割粘性較強(qiáng)的X80及不銹鋼材質(zhì)管道時，其較大的切割阻力對多孔質(zhì)軸的承載能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于切割其它材質(zhì)管道的力。在這種工作環(huán)境下，會大大降低軸承的性能導(dǎo)致防爆切管機(jī)主軸潤滑出現(xiàn)問題，這就要求防爆切管機(jī)主軸材質(zhì)有足夠的支撐力來保證軸承表面的平行?？衫镁哂懈鬂B透率的多孔質(zhì)材料，可有效地避免由于機(jī)械加工所導(dǎo)致的表面孔的堵塞。

多孔質(zhì)軸承在高壓力下必須確保嵌入的多孔質(zhì)材料不被切管機(jī)主軸的壓力擠出，可以考慮在組裝時加工螺紋使嵌入的多孔質(zhì)旋入并利用環(huán)氧樹脂密封的方案來解決。在承載進(jìn)行管道切割時，流體在多孔質(zhì)內(nèi)部的流動主要是以軸向為主，軸承的穩(wěn)定性將會隨著多孔質(zhì)孔隙度和厚度的減小而使得大大提高防爆切管機(jī)的切割性能和受力程度。

從多次的管道切割作業(yè)實驗過程中發(fā)現(xiàn)：流體的的可壓縮性是發(fā)生動態(tài)不穩(wěn)定的主要原因；軸承穩(wěn)定和不穩(wěn)定運行區(qū)哉主要取決于流體的可壓縮性、流體在軸承間隙內(nèi)部的粘性阻尼特性及承載的不連續(xù)性等三個主要方面的因素。在無負(fù)載空轉(zhuǎn)的條件下，軸承的兩個穩(wěn)定區(qū)域就會存在，一處在小的軸承間隙，另一處則位于大的軸承間隙下。軸承的尺寸、承載不連續(xù)性以及滲透率都會影響軸承穩(wěn)定運行的區(qū)域，隨著防爆切管機(jī)進(jìn)行管道切割作業(yè)時所承載不連續(xù)性的增加，軸承的穩(wěn)定區(qū)域也傾向于減小。因此，利用具有表面堵塞的多孔質(zhì)得到的多孔質(zhì)軸承的穩(wěn)定要比具有均勻性表面的多孔質(zhì)軸承承載力度高。

在實際的管道切割作業(yè)中，防爆切管機(jī)對全多孔質(zhì)軸承的應(yīng)用，有效地避免了具有固有頻率的振力力作用于軸承，在模型中所得到的方程中有一個與時間相關(guān)的量，這說明在整個軸承間隙內(nèi)存在壓力的微小周期振動。所得到的微分方程可數(shù)值求解并同時利用超松馳來提高收斂速率，但這種方法得到的解需要耗費大量的計算時間。如果在管道切割作業(yè)軸承所受到的震動在允許范圍內(nèi)，軸承的運行同彈簧剛度和阻尼系統(tǒng)呈線性關(guān)系。

因此，在管道切割作業(yè)中，防爆切管機(jī)的多孔質(zhì)材料軸承的應(yīng)用，使管道材質(zhì)和阻尼越強(qiáng)，因其線性關(guān)系而變得更加穩(wěn)定和精確。防爆切管機(jī)的軸承受力情況會隨著在管道切割過程中受到管道應(yīng)力、管道介質(zhì)溫度變化等影響，只要在其允許的范圍內(nèi)，其切削作業(yè)狀態(tài)會保持穩(wěn)定。

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