潤滑脂與軸承運轉(zhuǎn)溫度的相關(guān)性試驗研究

程金山，劉亞春，王欣，孫毅

(1.中國人民解放軍 92117部隊，北京 100072； 2.中國石化 潤滑油天津分公司，天津 300480)

為保證軸承正常運轉(zhuǎn)，必須使其處于良好的潤滑狀態(tài)。潤滑的主要目的是避免滾道、滾動體、保持架之間金屬的直接接觸，減少摩擦發(fā)熱，避免溫升過高，減少軸承零件磨損和防止銹蝕。潤滑不良是引起軸承早期損壞的主要原因之一[1]。

滾動軸承存在多種滑動，如彈性接觸區(qū)的差動滑動、旋轉(zhuǎn)滑動和回轉(zhuǎn)滑動等，這些滑動使軸承運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生摩擦發(fā)熱和磨損，主要表現(xiàn)為軸承溫度快速升高，軸承運轉(zhuǎn)溫度不但與軸承的轉(zhuǎn)速、載荷、工作環(huán)境、安裝布置及設計有關(guān)[2]，也與所選用的潤滑脂的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu)有關(guān)。

下文采用已固化技術(shù)狀態(tài)的軸承，選擇不同技術(shù)指標和生產(chǎn)工藝制備的鋰基潤滑脂，考察鋰基潤滑脂填充量、纖維結(jié)構(gòu)和稠度對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響。

1 試驗方法及步驟

將Z3組的6308深溝球軸承用120#潔凈汽油洗凈后填充鋰基潤滑脂，填充量固定為10和15 g，并用橡膠圈密封。在室溫下開啟S0910-Ⅲ軸承振動測試儀轉(zhuǎn)動軸承，轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，并用Raytek點溫儀測量軸承密封圈溫度，測量點固定在振動測試點正下方。軸承連續(xù)轉(zhuǎn)動60 min，分別在0，5，10，15，20，25，30，40，50和60 min記錄軸承密封圈溫度。

2 試驗分析

2.1 潤滑脂填充量對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響

一般情況下，軸承中應填充適量的潤滑脂。填充量過大將使軸承運轉(zhuǎn)時溫升增大，縮短潤滑脂使用壽命；填充量過小會造成軸承潤滑不良，縮短軸承使用壽命。

試驗用鋰基潤滑脂技術(shù)指標及檢測數(shù)據(jù)見表1。潤滑脂填充量對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響如圖1所示。

表1 試驗用鋰基潤滑脂技術(shù)指標及檢測數(shù)據(jù)

由圖1可知，在軸承中填充NLGI2#鋰基潤滑脂(錐入度為265～295)，實測的軸承運轉(zhuǎn)溫度變化較大，潤滑脂填充量較大則軸承運轉(zhuǎn)溫度較高，且最大溫差在10 ℃以上。雖然運轉(zhuǎn)40 min后軸承溫度趨于平穩(wěn)，但潤滑脂填充量為15 g的軸承運轉(zhuǎn)溫度仍高于潤滑脂填充量為10 g的軸承運轉(zhuǎn)溫度，說明潤滑脂填充量是影響軸承運轉(zhuǎn)溫度的主要因素之一。

圖1 潤滑脂填充量對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響

2.2 潤滑脂纖維結(jié)構(gòu)對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響

眾所周知，基礎組成相同但采用不同生產(chǎn)工藝制備的鋰基潤滑脂的纖維結(jié)構(gòu)區(qū)別很大，性能相差較遠。在生產(chǎn)過程中通過控制急冷溫度可制備出不同纖維結(jié)構(gòu)和性能的潤滑脂[3]。試驗用潤滑脂的急冷溫度分別控制在130，150，170和190 ℃，潤滑脂填充量固定在15 g，測定填充不同溫度急冷工藝制備的潤滑脂的軸承運轉(zhuǎn)溫度的變化，考察潤滑脂纖維結(jié)構(gòu)對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響。試驗用潤滑脂生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。不同溫度急冷工藝制備的潤滑脂對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響如圖3所示。

圖2 試驗用潤滑脂生產(chǎn)工藝流程

圖3 不同溫度急冷工藝制備的潤滑脂對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響

由圖3可知，填充130和150 ℃急冷工藝制備的潤滑脂的軸承運轉(zhuǎn)溫度相對較高，最高溫度不超過50 ℃；填充170和190 ℃急冷工藝制備的潤滑脂的軸承運轉(zhuǎn)溫度相對較低，最高溫度不超過45 ℃。試驗結(jié)果表明，在潤滑脂組成不變的情況下，不同溫度急冷工藝制備的潤滑脂對軸承運轉(zhuǎn)溫度也有較大影響，填充較低溫度的急冷工藝制備的潤滑脂的軸承運轉(zhuǎn)溫度相對較高，這可能與潤滑脂的皂纖維尺寸大小有關(guān)。4種不同溫度急冷工藝制備的潤滑脂的電鏡纖維結(jié)構(gòu)如圖4～圖7所示。

圖4 130 ℃急冷工藝制備的潤滑脂纖維結(jié)構(gòu)

圖5 150 ℃急冷工藝制備的潤滑脂纖維結(jié)構(gòu)

圖6 170 ℃急冷工藝制備的潤滑脂纖維結(jié)構(gòu)

圖7 190 ℃急冷工藝制備的潤滑脂纖維結(jié)構(gòu)

由圖可以看出，不同溫度急冷工藝制備的潤滑脂，其纖維結(jié)構(gòu)有很大差異。急冷后溫度控制在130和150 ℃時，所制備的潤滑脂的皂纖維相對短小而致密；急冷后溫度控制在170 ℃時，所制備的潤滑脂的皂纖維相對疏松，纖維長度明顯增長；急冷后溫度控制在190 ℃時，所制備的潤滑脂的皂纖維雖然比130和150 ℃急冷溫度制備的潤滑脂皂纖維相對疏松，纖維也略長，但與170 ℃急冷溫度制備的潤滑脂相比，皂纖維要致密，且長度較短。結(jié)合圖3，采用170 ℃急冷工藝制備的潤滑脂皂纖維長度和致密度最為適宜，軸承運轉(zhuǎn)溫度也最低。

2.3 潤滑脂稠度對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響

試驗潤滑脂采用相同類型的基礎油，通過控制稠化劑量在同一設備上采用相同生產(chǎn)工藝(控制急冷溫度為190 ℃)和后處理工藝制備了NLGI2#和3#稠度潤滑脂(3#潤滑脂錐入度為220～250)。試驗時在軸承中分別填充2#和3#稠度潤滑脂，填充量控制為10和15 g。潤滑脂稠度對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響如圖8所示。

圖8 潤滑脂稠度對軸承運轉(zhuǎn)溫度的影響

由圖8可知，在潤滑脂填充量相同的情況下，填充3#稠度潤滑脂的軸承運轉(zhuǎn)溫度均高于填充2#稠度潤滑脂的軸承運轉(zhuǎn)溫度，且運轉(zhuǎn)初始階段的溫升較快；在潤滑脂稠度相同的情況下，潤滑脂填充量較大的軸承運轉(zhuǎn)溫度相對較高，且運轉(zhuǎn)初始階段的溫升較快。

3 結(jié)論

(1)軸承運轉(zhuǎn)溫度與潤滑脂填充量、纖維結(jié)構(gòu)和稠度密切相關(guān)，其受綜合因素的影響。

(2)潤滑脂填充量較大的軸承運轉(zhuǎn)初期的溫升較快，溫度較高，但運轉(zhuǎn)一段時間后，溫度有所下降，并保持相對穩(wěn)定。

(3)為降低軸承運轉(zhuǎn)溫度，延長潤滑脂使用壽命，應選擇適宜纖維結(jié)構(gòu)和稠度的潤滑脂，同時控制其填充量。