電機軸承潤滑脂性能與原理及應(yīng)用-

1、電機軸承潤滑脂的工作原理和方法電機軸承的潤滑是依靠潤滑脂內(nèi)的三維纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在剪切作用下被拉斷時被析出的潤滑油在軸承的轉(zhuǎn)動元件,軸承和軸承座圈上形成一層潤滑膜而起潤滑作用的當(dāng)新裝的潤滑脂的軸承開始轉(zhuǎn)動時,潤滑脂首先從轉(zhuǎn)動元件上被甩出,并快速的在軸承蓋的腔內(nèi)循環(huán),冷卻。隨后潤滑脂又從旋轉(zhuǎn)的軸承座圈外側(cè)切入到轉(zhuǎn)動元件上,緊貼著轉(zhuǎn)動元件表面上的那部分脂在剪切作用下拉斷了纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使少量析出的潤滑油在轉(zhuǎn)動元件和座圈表面形成一層潤滑莫。其余的部分的潤滑脂仍然保持完好的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),起了冷卻和密封作用。在軸承剛開始轉(zhuǎn)動時,潤滑脂的湍動產(chǎn)生摩擦熱,使軸承溫度上升到一個最大值,然后隨著不斷的剪切作用析出潤

2、滑油,在軸承的轉(zhuǎn)動元件,軸承座和軸承座圈上形成一層潤滑莫之后,這種摩擦熱又逐漸減少,同時不斷從轉(zhuǎn)動元件甩出到軸承蓋空腔內(nèi)的潤滑脂又起到了良好的冷卻作用。從而使軸承溫度逐漸下降,趨近于一個平衡值。由以上電機軸承潤滑脂的工作原理可以看出,潤滑脂在電機軸承內(nèi)不是依靠潤滑脂粘附在金屬表面上起潤滑作用的,而象液體般在軸承蓋的空腔內(nèi)不斷的循環(huán)流動,即不斷的從轉(zhuǎn)動的元件上甩出到空腔內(nèi),又不斷的從軸承蓋空腔返回到轉(zhuǎn)動元件上,從而反復(fù)的剪切和冷卻、即保證了軸承不發(fā)生異常溫升,現(xiàn)代高級機電部軸承用潤滑脂必須能保證按這個工作原理在軸承內(nèi)運行。電機軸承內(nèi)填充的潤滑脂量應(yīng)該是保持在軸承蓋內(nèi)全部空腔的1/3,留下2/3的

3、空間,從而保證有足夠的空間讓從轉(zhuǎn)自元件上甩出的潤滑脂充分冷卻后返回到轉(zhuǎn)自元件上,達到控制溫升的目的。同時要注意填充量不可過少,因為潤滑脂填充量過少將使從轉(zhuǎn)動元件上甩出的潤滑脂無法從軸承蓋內(nèi)返回到轉(zhuǎn)動元件上,從而造成潤滑不足。名片:潤滑脂,稠厚的油脂狀半固體。用于機械摩擦部分,起潤滑和密封作用。也用于金屬面,起填充空隙和防銹作用。主要有礦物油和稠化剤調(diào)制而成。根據(jù)稠化劑可分為皂基脂和非皂基脂兩類。皂基脂的稠化劑常用鋰、鈉、鈣、鋅等金屬皂,也用鉀、鋇、鉛、鋁等金屬皂,非皂基脂的稠化劑用石墨、炭黑、石棉,根據(jù)用途可分為通用潤滑脂和專用潤滑脂,前者用于一般機械零件,后者用于拖拉機、鐵路機車、船舶機械、

4、石油鉆井機械、閥門等。主要質(zhì)量指標(biāo)是滴點、針入度、灰分、水分等。用來評定潤滑脂膠體穩(wěn)定性的指標(biāo)為分油實驗、滾動軸承性能試驗等。滾筒實驗是測試滾壓作用下稠度變化的試驗方法。流動實驗是評價在低溫下潤滑脂可泵送性的試驗方法?？顾苄栽囼炇窃u價對水林析出的抵抗能力的試驗方法。膠體安定性是潤滑脂在使用和儲存中保持膠體穩(wěn)定,液體礦物油不從脂中析出的性能。機械安定性是表示潤滑脂在機械工作條件下抵抗稠度變化的性能。滾珠軸承扭矩實驗是評價潤滑脂低溫性能的一種試驗方法。潤滑脂是將稠化劑分散于液體潤滑劑中所組成的一種穩(wěn)定的固體或半固體產(chǎn)品,其中可以加入旨在改善潤滑脂某種特性的添加劑或填料。潤滑脂可在常溫下附著于垂直

5、表面不流失,并能在敞開或密封不良的摩擦部位工作,具有其他潤滑劑所不可替代的特點。因此,在汽車和工程機械上的許多部位都是用潤滑脂作為潤滑材料,即我們常說的機用黃油。潤滑脂主要由稠化劑、基礎(chǔ)油、添加劑三部分組成。一般潤滑脂中稠化劑含量約為10%-20%,基礎(chǔ)油含量約為75%-90%,添加劑及填料的含量在5%以下。1基礎(chǔ)油基礎(chǔ)油是潤滑脂分散體系中的分散介質(zhì),它對潤滑脂的性能有較大影響,一般潤滑脂多采用中等粘度及高粘度的石油潤滑油作為基礎(chǔ)油,也有一些為適應(yīng)在苛刻條件下工作的機械潤滑及密封的需要,采用合成潤滑油作為基礎(chǔ)油,如酯類油、聚泣-烯烴油、硅油、等。2稠化劑稠化劑是潤滑脂的重要組成部分,稠化劑分散

6、在基礎(chǔ)油中并形成潤滑脂的結(jié)構(gòu)骨架,使基礎(chǔ)油被吸附和固定在結(jié)構(gòu)骨架中。潤滑脂的抗水性及耐熱性主要由稠化劑所決定。用于制備潤滑脂的稠化劑主要由兩大類。皂基稠化劑(即脂肪酸金屬鹽和非皂基稠化劑(無機類和有機類,皂基類分為單皂基如鈣基脂、混合皂基如鈣鈉基脂、復(fù)合皂基如復(fù)合鈣基脂三種。90%的潤滑脂是用皂基稠化劑制成的。3添加劑與填料一類添加劑是潤滑脂所特有的,叫膠溶劑,它使油皂結(jié)合更加穩(wěn)定如甘油與水等。鈣基潤滑脂中一旦失去水,其結(jié)構(gòu)就完全被破壞,不能成脂,如甘油在鈉基脂中可以調(diào)節(jié)脂的稠度。另一類添加劑和潤滑油中的一樣,如抗氧、抗磨、防銹等,但用量一般較潤滑油中為多。為了提高潤滑脂的抗流失和增強潤滑的能

7、力,常添加一些石墨、二硫化鉬、碳黑等作為填料。性能及評定指標(biāo)根據(jù)汽車及工程機械用脂部位的具體情況,對潤滑脂的基本要求是:適當(dāng)?shù)某矶?良好的高低溫性能,良好的極壓、抗磨性、良好的抗水、防腐、防銹和安定性等。1稠度在規(guī)定的剪力和剪速下,測定潤滑脂結(jié)構(gòu)體系變形程度以表達體系的結(jié)構(gòu)性,即為稠度的概念。它是一個與潤滑脂在所潤滑部位上的保持能力和密封性能,以及與潤滑脂的泵送性和加注方式有關(guān)的重要指標(biāo),某些潤滑點之所以要使用潤滑脂,就是因為其有一定的抵抗流失的能力。不同稠度的潤滑脂所適用的機械轉(zhuǎn)速、負載和環(huán)境溫度等工作條件不同,因此,稠度是潤滑脂的一個重要指標(biāo)。潤滑脂的稠度等級可用錐入度來表示。潤滑脂的錐入

8、度是指在規(guī)定時間、溫度條件下,規(guī)定重量的標(biāo)準(zhǔn)椎體穿入潤滑脂試樣的深度,以(1/10mm表示。潤滑脂錐入度通常包括不工作、工作、延長工作、塊錐入度四種,不工作錐入度一般不像工作錐入度那樣能有效地代表使用中潤滑脂的稠度,通常檢驗潤滑脂時最好用工作錐入度。延長工作錐入度適用于工作超過60次所測定的錐入度。潤滑脂錐入度測定方法概要:在25條件下將椎體組合件從墜入計上釋放,使椎體沉入試樣5s的深度來分別測定潤滑脂的上述四種錐入度。錐入度反應(yīng)了潤滑脂在低剪速率條件下變形與流動性能。錐入度值越高,脂越軟,即稠度越小,越易變形和流動;錐入度值越低,則脂越硬,即稠度越大,月不易變形和流動。由此可見,錐入度可有效

9、地表示潤滑脂的稠度,是選用潤滑脂的重要依據(jù)。中國用錐入度范圍來劃分潤滑脂的稠度牌號。與國際NLGI一致。2高溫性能溫度對于潤滑脂的流動性具有很大影響,溫度升高,潤滑脂變軟,使得潤滑脂附著性能降低而易于流失。另外,在較高溫度條件下還易使?jié)櫥恼舭l(fā)損失增大,氧化變質(zhì)與凝縮分油現(xiàn)象嚴(yán)重。潤滑脂失效的主要原因,大多是由于凝膠萎縮和基礎(chǔ)油的蒸發(fā)損失所致,即潤滑脂失效過程的快慢與使用溫度有關(guān)。高溫性能好的潤滑脂可以在較高的使用溫度下保持其附著性能,其變質(zhì)失效過程也較慢。潤滑脂的高溫性能可用滴點、蒸發(fā)度和軸承漏失量等指標(biāo)進行評定。潤滑脂的滴點:是指其在規(guī)定條件下達到一定流動性的最低溫度,以表示。滴點沒有絕

10、對的物理意義,它的數(shù)值因設(shè)備與加熱速率不同而異。潤滑脂的滴點主要取決于稠化劑的種類與含量,潤滑脂的滴點大致可以反映其使用溫度的上限。顯然,潤滑脂達到滴點時其已喪失對金屬表面的粘附能力,一般地說,潤滑脂的滴點在20-30或更低的溫度條件下使用。潤滑脂的蒸發(fā)度:是指在規(guī)定條件下蒸發(fā)后,潤滑脂的損失量所占的質(zhì)量的百分數(shù)。潤滑脂的蒸發(fā)度主要取決于所采用的基礎(chǔ)油的種類,餾分組成和分子量。潤滑脂軸承漏失量:是模擬潤滑脂在汽車及工程機械的滾動軸承中的工作性能。方法概要:取脂樣,一軸承中裝脂樣29,另一軸承裝39,轉(zhuǎn)速為660r/min,軸承溫度105,運行時間10H,以脂在軸承上被甩出量的多少來衡量潤滑脂的

11、工作特性,并在試驗結(jié)束時注意觀察軸承的表面狀況,顯然,漏失量越大說明潤滑脂的高溫性能越差。3低溫特性工程機械起步時的溫度與環(huán)境溫度近乎一致,在寒冷地區(qū)使用時,要求潤滑脂在低溫條件下仍能保持良好的潤滑性能,它取決于潤滑脂低溫條件下的相似粘度及低溫轉(zhuǎn)矩。我們知道潤滑油的粘度隨溫度的升高而減小,所以同一種潤滑油,由于溫度不同,粘度也不同,這種特性稱之為仲早特垮。潤滑脂的年度特性則要比潤滑油復(fù)雜,因為潤滑脂結(jié)構(gòu)體系的粘溫特性還要隨剪力的變化而改變。潤滑脂在一定溫度條件下的粘度是隨著剪切速率而變化的變量,這種粘度稱之為相似粘度。單位pas。潤滑脂中相似粘度隨著剪切速率的增高而降低,但當(dāng)剪切速率繼續(xù)增加,

12、潤滑脂的相似粘度接近基礎(chǔ)油的粘度后便不再變化。潤滑脂相似粘度與剪切速率的變化規(guī)律稱之為:速度特性。粘度隨剪切速率變化愈顯著,其能量損失愈大。一般可根據(jù)低溫條件下潤滑脂相似粘度的準(zhǔn)許值來確定潤滑脂的低溫使用極限。潤滑脂的相似粘度也隨溫度上升而下降,但僅為基礎(chǔ)油的幾百甚至幾千分之一,所以,潤滑脂的粘溫特性比潤滑油好。低溫轉(zhuǎn)矩:是表示潤滑脂在低溫條件下使用時阻滯低速度滾珠軸承轉(zhuǎn)動的程度。低溫轉(zhuǎn)矩可以表示潤滑脂的低溫使用性能,用9.8N.CM轉(zhuǎn)矩測出使軸承在一分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)動一周時的最低溫度,作為潤滑脂的最低使用溫度。4極壓性與抗磨性涂在相互接觸的金屬表面間的潤滑脂所形成的脂膜,能承受來自軸向與徑向的負荷,

13、脂膜具有的承受負荷的特性就稱為潤滑脂的極壓性。一般而言,在基礎(chǔ)油中添加了皂基稠化劑之后,潤滑脂的極壓性就增強了。在苛刻條件下使用的潤滑脂,常添加有極壓劑,以增強其極壓性。目前普遍采用四球試驗機來測定潤滑脂的脂膜強度。SH/T0202-92潤滑脂極壓性能測定法(四球機法規(guī)定了屯畫質(zhì)擠壓性能的測定方法,該方法用綜合磨損值和燒結(jié)點來表示。綜合磨損值也稱負荷-磨損指數(shù),是用四球法測定潤滑脂擠壓性能時,在規(guī)定條件下得到的若干次修正負荷的平均值。燒結(jié)點也稱燒結(jié)負荷,指在規(guī)定條件下使鋼球發(fā)生燒結(jié)的最低負荷(N。SH/T0203-92潤滑脂擠壓性能測定法(梯姆肯試驗機法用OK值(即最大合用值來表示潤滑脂的擠壓

14、性能。所謂OK值是指用梯姆肯法測定潤滑劑承壓能力的過程中,出現(xiàn)刮傷或卡咬現(xiàn)象時所加負荷的最小值。潤滑脂通過保持在運動部件表面間的油膜,防止金屬對金屬相接觸而磨損的能力稱為抗磨性。潤滑脂的稠化劑本身就是油性劑,具有較好的抗磨性。在苛刻條件下使用的潤滑脂,添加有二硫化鉬、石墨等減磨劑和極壓劑,因而具有比普通潤滑脂更強的抗磨性,這種潤滑脂被稱為極壓型潤滑脂。SH/T0204-92潤滑脂抗磨性能測定法(四球機法規(guī)定了潤滑脂抗磨性能的測定方法。SH/T0427-92潤滑脂齒輪磨損測定法是用齒輪磨損試驗機測定潤滑脂抗磨性的方法。5抗水性潤滑脂的抗水性表示潤滑脂在大氣濕度條件下的吸水性能要求潤滑脂在儲存和使

15、用中不具有吸收水分的能力。潤滑脂吸收水分后,會使稠化劑溶解而致滴點降低,引起腐蝕,從而降低保護作用。有些潤滑脂如復(fù)合鈣基脂,吸收大氣中的水分還會導(dǎo)致變硬,逐漸喪失潤滑能力。潤滑脂的抗水性主要取決于稠化劑的抗水性與乳化性,汽車與工程機械在使用過程中,底盤各摩擦點可能與水接觸,這就要求潤滑脂具有良好的抗水性?？顾圆畹臐櫥沾髿庵兴只蛴鏊笸斐沙矶冉档蜕踔寥榛魇?。SH/頭0109-92規(guī)定了用抗水淋性能測定法測定潤滑脂抗水性的方法。方法概要:在規(guī)定條件下,將已知量的試樣加入試驗機軸承中,在運轉(zhuǎn)中受水噴淋,根據(jù)實驗前后軸承中試樣質(zhì)量差值,得出因水噴淋而損失的潤滑脂量。也可用測定潤滑脂融

16、水性能的方法,測定其抗水性。方法概要:在試樣中主次加入定量的水分,測其10萬次延長工作錐入度再與實驗前60次工作錐入度相比較,其差值大小可評定該市樣的溶水性。6防腐性防腐性是潤滑脂組織與其接觸金屬被腐蝕的能力,潤滑脂的稠化劑和基礎(chǔ)油本身是不會腐蝕金屬的,使?jié)櫥a(chǎn)生腐蝕性的原因很多,主要是由于氧化產(chǎn)生酸性物質(zhì)所致。一般而言,過多的游離有機酸、堿都會引起腐蝕,。腐蝕試驗就是檢測潤滑脂是否對金屬有腐蝕作用,測定的方法油好幾種,試樣條件也各異,但都是在一定溫度和試驗時間下,通過觀察金屬片上的變色或產(chǎn)生斑點等現(xiàn)象未判斷潤滑脂腐蝕性的大小。SH/T0331-92潤滑脂腐蝕實驗法,采用100,3h銅片、鋼

17、片進行測定。GB/T7326-87潤滑脂銅片腐蝕試驗規(guī)定了潤滑脂對銅部件酌腐蝕性測定方法,采用100,24H銅片進行測定,分甲法與乙法。甲法是將實驗鍋片與銅片腐蝕標(biāo)準(zhǔn)色板進行比較,確定腐蝕級別;乙法是檢查試驗銅片有無變色。GB/T5018-85潤滑脂防腐蝕性試驗法規(guī)定了潤滑脂防腐蝕性能的試驗方法。方法概要:將涂有試樣的新軸承,在輕的推力負荷下運轉(zhuǎn)60s,使?jié)櫥胧褂们闆r那樣分布。軸承在521,100X濕度條件下存放48h,然后進行清洗并檢查軸承外圈滾到的腐蝕跡象。該方法中的腐蝕是指軸承外圈滾到的任何表面損壞(包括麻點、刻蝕、銹蝕等或黑色污漬。該方法可以評定在超市條件下潤滑脂阻止與其接觸金屬產(chǎn)

18、生銹蝕及形式腐蝕的能力。7膠體安定性膠體安定性是指潤滑脂在儲存和使用避免膠體分解,防止液體潤滑油析出的能力。潤滑脂發(fā)生皂油分離的傾向性大則說明其膠體安定性不好,將直接導(dǎo)致潤滑脂稠度改變,評定潤滑脂膠體安定性可采用分油試驗進行。GB/T392-90潤滑脂壓力分油測定法8通過測定潤滑脂的分油量來評定潤滑脂的膠體安定性。方法概要:用加壓分油器將油從潤滑脂中壓出,然后測定壓出的油量。SH/T0321-92潤滑脂漏斗分油測定法,規(guī)定了漏斗分油法測定潤滑脂的分油量的方法。SH/T0324-92潤滑脂鋼網(wǎng)分油測定法(靜態(tài)法,規(guī)定了用鋼網(wǎng)分油法測定潤滑脂分油量的方法,適用于測定潤滑脂在溫度升高條件下的分油傾向

19、。8氧化安定性潤滑脂在儲存與使用時抵抗大氣的作用而保持其性質(zhì)不發(fā)生永久變化的能力稱為氧化安定性。潤滑脂的氧化與其組分,也即稠化劑、添加劑、基礎(chǔ)油有關(guān)。潤滑脂中的稠化劑和基礎(chǔ)油,在存儲或長期處于高溫的情況下很容易被氧化。氧化的結(jié)果是產(chǎn)生腐蝕性的物質(zhì),這些物質(zhì)均易引起金屬部件的腐蝕和降低潤滑脂的使用壽命。由于潤滑脂中的金屬(特別是鋰皂或其它化合物對基礎(chǔ)油的氧化具有促進作用,所以,潤滑脂的氧化安定性很大程度上取決于基礎(chǔ)油的氧化安定性,且其氧化安定性要比其基礎(chǔ)油差,因此潤滑脂中普遍加入抗氧劑。SH/T0325-92規(guī)定了潤滑脂氧化安定性的測定方法。方法概要:在100,氧壓為0.08MPa 下通入氧氣,100h后觀察氧氣的壓力降,以不大于0.3MPa為合格。SH/T0335-92規(guī)定了潤滑脂的化學(xué)安定性測定法。9機械安定性機械安定性是指潤滑脂在機械工作條件下抵抗稠度變化的能力。機械安定性差的潤滑脂使用中容易變稀流失,影響脂的壽命。機械安定性也叫剪切安定性,SH/T0122-92潤滑脂滾筒安定性測定法,規(guī)定了潤滑脂機械安定性的測定方法。方法概要:用509試樣,在室溫(21-38條件下,在滾筒試驗機上工作2H后,測定實驗前后潤滑脂