發(fā)布時(shí)間：2024-05-20
隨著對(duì)軸承產(chǎn)品壽命、可靠性等要求的提高，國(guó)內(nèi)外很多軸承的設(shè)計(jì)和制造專家及學(xué)者都已將潤(rùn)滑材料列為“軸承的第五個(gè)零件”。文獻(xiàn)研究表明，30％滾動(dòng)軸承損壞的原因是由潤(rùn)滑不良引起的，說明潤(rùn)滑材料對(duì)軸承保護(hù)起著至關(guān)重要的作用。最新的軸承壽命理論計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果也表明，提高潤(rùn)滑水平可以提高軸承壽命2~5倍。
潤(rùn)滑脂的種類和牌號(hào)很多，應(yīng)用場(chǎng)合很廣，要用好潤(rùn)滑脂，除了需要了解各種潤(rùn)滑脂的特性之外，還必須了解應(yīng)用場(chǎng)合的工作條件（溫度、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、接觸介質(zhì)等等），潤(rùn)滑方式，換油周期等情況。只有使用潤(rùn)滑脂的特性與應(yīng)用場(chǎng)合相適應(yīng)，才能充分利用潤(rùn)滑脂的使用性能，收到最好的使用效果。因此，正確選擇潤(rùn)滑材料對(duì)電機(jī)軸承的保護(hù)有著極為重要的意義。軸承行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，推動(dòng)著軸承用潤(rùn)滑脂的升級(jí)。特別是近年來，國(guó)內(nèi)許多軸承制造商在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)，在潤(rùn)滑脂選用方面逐漸趨于專業(yè)化水平。
軸承潤(rùn)滑脂的作用
軸承潤(rùn)滑脂的基本作用是通過在軸承滾動(dòng)面及滑動(dòng)面上形成油膜，從而潤(rùn)滑相互配合的軸承元件，降低其摩擦力矩，減少動(dòng)力消耗；并通過傳導(dǎo)排出熱量，防止軸承溫度上升。同時(shí)，軸承潤(rùn)滑脂對(duì)軸承還有如下作用；
? 延長(zhǎng)疲勞壽命；通過對(duì)滾動(dòng)及滑動(dòng)接觸面的良好潤(rùn)滑，可以延長(zhǎng)軸承的使用壽命
? 減少摩擦及磨損
? 較好的減振作用，降低電機(jī)軸承的噪音。
潤(rùn)滑脂在軸承中的工作原理
電機(jī)軸承的潤(rùn)滑機(jī)理；潤(rùn)滑脂在剪切力作用下，將自身的三維纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)拉斷析出潤(rùn)滑油，在軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)元件、軸承座和軸承座圈上形成一層潤(rùn)滑油膜，從而起到潤(rùn)滑作用。
設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)新裝潤(rùn)滑脂的軸承開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑脂首先從轉(zhuǎn)動(dòng)元件上被甩出，并快速地在軸承蓋的腔內(nèi)循環(huán)、冷卻；隨后，潤(rùn)滑脂又從旋轉(zhuǎn)的軸承座圈外側(cè)切入到轉(zhuǎn)動(dòng)元件上。緊貼著轉(zhuǎn)動(dòng)元件表面的一部分潤(rùn)滑脂在剪切作用下拉斷纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使少量析出的潤(rùn)滑油在轉(zhuǎn)動(dòng)元件和座圈表面上形成一層潤(rùn)滑膜；其余部分的潤(rùn)滑脂仍然保持完好的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起冷卻和密封作用。
從潤(rùn)滑脂在軸承中的工作原理來看，潤(rùn)滑脂在電機(jī)軸承內(nèi)不是依靠潤(rùn)滑脂粘附在金屬表面上起潤(rùn)滑作用的，而是如液體般在軸承蓋的空腔內(nèi)不斷循環(huán)流動(dòng)，即不斷從傳動(dòng)元件上甩出到軸承蓋空腔內(nèi)，又不斷從軸承蓋空腔返回到轉(zhuǎn)動(dòng)元件上，從而反復(fù)地剪切和冷卻。這一過程不僅可以在軸承內(nèi)形成穩(wěn)定的油膜，也能夠保證軸承內(nèi)部溫度的平衡。
電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂的選用原則
電機(jī)軸承的工作條件各不相同，影響軸承壽命的因素多種多樣，因此，需要參考以下幾點(diǎn)選用潤(rùn)滑脂。
工作溫度
電機(jī)軸承的工作溫度對(duì)潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑作用及使用壽命影響均很大。一般認(rèn)為，潤(rùn)滑脂強(qiáng)度極限隨溫度的升高而減小。當(dāng)潤(rùn)滑點(diǎn)工作溫度超過潤(rùn)滑脂使用溫度上限后，會(huì)加速潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油的蒸發(fā)損失、氧化變質(zhì)以及膠體萎縮分油現(xiàn)象。通常溫度每升高15℃，潤(rùn)滑脂的壽命降低1/2。如鈣基潤(rùn)滑脂和納基潤(rùn)滑脂當(dāng)使用溫度超過60℃時(shí)，其強(qiáng)度極限就只有20℃時(shí)的一半不到。溫度對(duì)潤(rùn)滑脂的機(jī)械安定性影響也非常突出，這主要是由于當(dāng)溫度達(dá)到稠化劑的熔點(diǎn)或稠化纖維骨架維系基礎(chǔ)油的臨界點(diǎn)時(shí)，潤(rùn)滑脂的膠體結(jié)構(gòu)被破壞所致。如鋰基潤(rùn)滑脂在25℃下經(jīng)過1.0x105次工作后，其錐入度從275（0.1mm）上升至335（0.01mm）,升幅達(dá)22％；而在120℃下經(jīng)過1.0x105次工作后，即變成流體。同時(shí)，電機(jī)軸承的工作溫度還會(huì)隨周圍環(huán)境介質(zhì)溫度的變化而變化。因此，在潤(rùn)滑脂的選擇過程中，不僅要考慮實(shí)際工作溫度，也要考慮環(huán)境介質(zhì)溫度所帶來的影響。綜合考慮?？砂慈缦略瓌t選用潤(rùn)滑脂；
? 在高溫下使用時(shí)，要選用抗氧化性好、熱蒸發(fā)損失小、滴點(diǎn)高的潤(rùn)滑脂，如復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂、聚脲基潤(rùn)滑脂等。
? 在低溫下使用時(shí)，要選用相似黏度小、啟動(dòng)助力小的潤(rùn)滑脂。選擇這類潤(rùn)滑脂時(shí)，應(yīng)主要考慮其基礎(chǔ)油的組成，如合成油、脂類油等。采用這II類基礎(chǔ)油的潤(rùn)滑脂均具有優(yōu)異的低溫性能。
速度
電機(jī)軸承內(nèi)的潤(rùn)滑脂所受到的剪切力主要來源于軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，電機(jī)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越高，潤(rùn)滑脂所受的剪切力就越大，對(duì)潤(rùn)滑脂的纖維骨架的破壞作用越大，潤(rùn)滑脂的使用壽命就會(huì)縮短。通常在選擇潤(rùn)滑脂的過程中，往往需要考慮軸承的使用速度極限，而且當(dāng)軸承的使用速度極限超過一定值后，潤(rùn)滑脂將無法進(jìn)行潤(rùn)滑。
由于不同軸承的速度極限相差很大，通常以速度因素表示。文獻(xiàn)給出了對(duì)不同轉(zhuǎn)速及潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的速度極限定義，見表1.
對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)速度越高的軸承，應(yīng)選用錐入度越大的潤(rùn)滑脂，以減少其摩擦力；但潤(rùn)滑脂受到的剪切力將會(huì)相應(yīng)增大，其潤(rùn)滑能力將會(huì)降低。此時(shí)，應(yīng)選用抗剪切性能好的潤(rùn)滑脂，如復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂、復(fù)合鋰-鈣基潤(rùn)滑脂等。
負(fù)荷
根據(jù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷來選擇潤(rùn)滑脂是非常必要的。對(duì)于中型負(fù)荷和重型負(fù)荷的電機(jī) 軸承，應(yīng)選擇極壓型潤(rùn)滑脂；否則會(huì)損傷設(shè)備。在潤(rùn)滑重型負(fù)荷的電機(jī)軸承，還應(yīng)選用基礎(chǔ)油黏度高、稠化劑含量高的潤(rùn)滑脂，這樣可以提高其油膜厚度，盡量減少因負(fù)荷增加導(dǎo)致的元件間的相互接觸。而在潤(rùn)滑輕型負(fù)荷的電機(jī)軸承時(shí)，可以選用1號(hào)或者2號(hào)稠度的中等黏度短纖維潤(rùn)滑脂。
界定設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)輕型、中型和重型負(fù)荷的區(qū)分值見表2.
工作環(huán)境
電機(jī)軸承的工作環(huán)境各不相同，如空氣濕度大小不一樣、是否含有較多的塵埃以及是否有腐蝕性介質(zhì)存在等，為此應(yīng)根據(jù)不同的工作環(huán)境選用潤(rùn)滑脂；
? 當(dāng)在潮濕環(huán)境或與水接觸的情況下，應(yīng)選用抗水性好的潤(rùn)滑脂。
? 在與海水或食鹽水接觸的情況下，應(yīng)選用加有防銹劑的潤(rùn)滑脂，如含有機(jī)羧酸鹽類的潤(rùn)滑脂。
? 當(dāng)處于強(qiáng)烈化學(xué)介質(zhì)的環(huán)境時(shí)，應(yīng)選用抗化學(xué)介質(zhì)的合成潤(rùn)滑脂，如氟脂等。
電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂填充量的選擇
選擇正確的電機(jī)軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂填充量與選擇正確的潤(rùn)滑脂類型一樣重要。許多與潤(rùn)滑相關(guān)的軸承故障都是由于軸承內(nèi)的潤(rùn)滑劑不夠或者過多造成的。適量的潤(rùn)滑脂能夠使軸承平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)延長(zhǎng)其使用壽命；相反，過多或過少的潤(rùn)滑脂并不能為軸承提供理想的潤(rùn)滑。
研究表明，潤(rùn)滑脂用量與軸承溫度和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間存在一定關(guān)系，見圖1：
由圖1可知
? 當(dāng)潤(rùn)滑脂填充量正常時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承溫度升高后下降，最后會(huì)平穩(wěn)在一個(gè)較低的溫度范圍。
? 如果填充更多的潤(rùn)滑脂，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的剪切、摩擦增大，會(huì)使軸承溫度升高，最終趨于一個(gè)較高的溫度范圍。這不僅加速了潤(rùn)滑脂老化，同時(shí)還加大了機(jī)械功率的損耗。
? 過少的潤(rùn)滑脂填充量會(huì)使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無法形成油膜，不能提供良好的潤(rùn)滑。雖然開始軸承溫度會(huì)比較低，但由于磨損加快，后期軸承溫度會(huì)急劇升高。
因此，通過測(cè)量啟動(dòng)后軸承的溫度升降，可以基本判斷軸承內(nèi)部的運(yùn)轉(zhuǎn)情況及潤(rùn)滑脂填充量是否合適。
一般來說，電機(jī)軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂填充量以1/3～2/3為宜。電機(jī)軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂填充量與軸承運(yùn)轉(zhuǎn)速度有一定關(guān)系；
? 當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)速度小于自身極限速度的50％時(shí)，填充量為軸承內(nèi)剩余空間的1/2～1/3。
? 當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)速度大于自身極限速度的50％時(shí)，填充量為軸承內(nèi)剩余空間的1/3～1/2。
綜上所述，電機(jī)能夠安全、平穩(wěn)運(yùn)行的重要前提是軸承得到良好的潤(rùn)滑。綜合考慮電機(jī)軸承的工作溫度、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、負(fù)荷、環(huán)境等因素，選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑脂，并確定合理的填充量，不但可以增加軸承的使用壽命 ，降低維修費(fèi)用，而且可以保證電機(jī)等設(shè)備長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。
文章來源：《淺談電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂的選用》
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