润滑脂在轴承中的润滑

润滑脂的润滑机理和润滑油基本上是一样的,在流体润滑或弹性流体润滑领域内,润滑脂的塑性粘度是决定润滑性能的基本参数,而塑性粘度又在很大程度上决定于基础油的粘度,因此,基础油粘度就成为决定润滑性能的主要参数。换句话说,润滑脂中基础油的粘度要根据轴承的工作条件来选择。同润滑油一样,轴承的工作温度高、转速低或负荷小时,选用低粘度的基础油。

对轴承温度和润滑寿命,有一个最适当的基础油粘度。小于最适当粘度时,由于抗负荷能力不足,不能形成充分的润滑脂膜,所以轴承的转矩大、温度高、润滑寿命短。大于最适当粘度时,由于内摩擦增大,也使轴承转矩增大、温度升高,润滑寿命缩短。
由于润滑脂的润滑性能主要决定于基础油的粘度,因此,在润滑油产品目录中应注明基础油的粘度,以便于用户选择。为了满足各种润滑条件的一切,从低粘度仪表油到高粘度汽缸油,都应用于润滑脂的生产。

必须注意,润滑脂的稠度并不直接反映它的润滑性能。不能将润滑脂的稠度同润滑油的粘度混为一谈。轴承的温度高、转速低、负荷大时用稠度大的润滑脂;温度低、转速高、负荷小时用稠度小的润滑脂等这类概念是不确切的。

润滑脂的耐温性能决定于基础油和稠化剂的热稳定性,以及两者所决定的润滑脂的相状态,在基础油合适的情况下,基本上是决定于稠化剂的种类。一般来说,钙基润滑脂的最高使用温度约60℃,钠基润滑脂约100℃,锂基润滑脂约120℃。提高稠度对改进润滑脂耐温性能的作用不大。在低温下,当然应尽可能使用低稠度润滑脂,但是,更重要的还是基础油的低温粘度要小,凝固点要低。

对高速滚动轴承来说,润滑脂的机械安定性和下面将要谈到的成渠性非常重要,为了补充润滑脂的机械安定性和成渠性,以及克服离心力的作用,一般推荐选用稠度较大的3号润滑脂,而不是稠度较小的润滑脂。与此相反,为了降低轴承的转矩、尤其是启动转矩,对一般转速不太高的轴承来说,倒是尽可能选用低稠度润滑脂为宜。

润滑脂的塑性粘度总是大于基础油的粘度,而润滑脂膜具有明显的弹性,因此它的抗负荷能力大于基础油。只要基础油的粘度适当,润滑脂的抗负荷能力是没有问题的。在边界润滑或极压润滑条件下,主要是依靠添加剂来提高抗磨性和极压性能,满足润滑条件的要求。

为了正确的使用润滑脂,必须知道润滑脂在轴承中的运动情况。填充在滚动轴承里的润滑脂的运动,随着轴承的旋转,大体上可分为两个阶段。
在一般情况下轴承里的润滑脂填充量,总是超过了直接参与润滑脂的实际需要量,在轴承运转的初期阶段,大部分润滑脂很快(不到一分钟)就被挤出滚道,而堆积在保持架上和轴承护盖的空腔之中,并在滚动体外围形成一个轮廓。在此过程中,由于多余润滑脂的阻力,轴承温度很快上升。虽然大部分多余的润滑脂在运转初期即被挤出,而且挤在滚道附近的润滑脂也仍有可能被转动着的滚动体带进滚道之间,这些润滑脂在随着轴承转动体循环的同时,陆续少量排出。这时轴承温度仍然继续上升,可称为润滑脂的走合阶段,根据轴承结构中润滑脂质量、填充量等因素,这段时间可能持续十几分钟,甚至几小时。

当多余的润滑脂完全被排出之后,剩下的少量润滑脂在滚动体、滚道、保持架的相互接触面上,籍尖劈作用形成薄薄一层润滑脂膜,从而进入轴承的正常运转阶段。这时温度逐渐下降并达到平衡状态。也就是说,长期的润滑作用主要上依靠这层润滑膜来承担。此外,在轴承的长期运转过程中,滚动体和滚道近旁的轮廓上以及保持架上的润滑脂要萎缩而分出一部分基础油,溜进滚道之间后,对润滑也有一定的补充作用。

各种不同的润滑脂在轴承中形成轮廓的能力是不一样的,一定要形成的轮廓比较挺拔,走合时间短,在长期的运转中轴承温度低,而且平稳,这才是一种比较理想的润滑脂,所以对润滑脂的成渠性尤其重要。

另外,有些所谓涡流型润滑脂则不然,不易形成轮廓,即使形成轮廓也容易塌陷,这时,反复回到滚到里的多余润滑脂长期处于被强烈搅拌的状况,轴承的转矩大,温度高,而且不平衡,还可能产生噪音,润滑脂也容易变质和流失。
在启动时测量轴承的温升时,有可能判断出轴承内部润滑脂的运动情况。上图是三个轴承温升的示例。图中,曲线1是一个比较正常的状态,即经过短时间走合,温度下降,并且平衡在一个较低的水平;曲线2处于两者之间,如果平衡温度不太高,可视为正常,如果接近界限温度,需要找出原因。出现曲线3的情况,无疑要停下来拆检。除机构和装配上的原因之外,是由于润滑脂而产生的启动温升异常,常见的有以下三种情况①轴承内部缺少润滑脂,金属表面之间产生了干摩擦;②由于润滑脂质量不好,不能在滚动体周围形成轮廓,产生涡流现象;③润滑脂填充量过多。实际上绝大多数润滑事故,不是由于润滑脂过少,而是由于润滑脂过多造成的。

 
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