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第二章 常常用润滑脂和轴承1节


第二章 常用润滑脂和轴承

主要内容
? 第一节 润滑脂

本章要求

? 掌握常用润滑脂种类、性能、使用环境。

第一节 润滑脂

什么是润滑脂?
? 润滑脂:是工业上常用的润滑材料之一,它由润滑液体(矿物油和合 成润滑油)、稠化剂和添加剂三部分组成。 ? 稠化剂:在润滑脂中形成如海绵状或蜂窝状的结构骨架,使其成为膏 状物质。

? 添加剂:是指为改善润滑脂某方面的使用性能而添加的少量物质(如 抗氧化剂、抗腐蚀剂等)。

润滑脂的组成

? 液体润滑剂 ? 稠化剂 ? 添加剂

60~80% 5~35% 0~5%

稠化剂
? 作用: ? 1、通过对油的吸附和结合组成脂的结构; ? 2、给脂提供不同的性质和性能类型—— 耐温性、抗水性、流动性、稠度等; ? 3、增强润滑膜。 ? 稠化剂分为两大类:皂基稠化剂 ? 非皂基稠化剂 ? 目前皂基稠化剂制成的脂仍占总量的80%。

稠化剂

可以把增稠剂 想象成吸取润滑油 的海绵

? ? ? ? ? ?

1、皂基润滑脂: 单皂基:钙基、钠基、锂基润滑脂 混合皂基:锂钙基、钙钠基润滑脂 复合皂基:复合钙、复合锂、复合铝基脂 2、非皂基润滑脂: 烃基:工业凡士林(从原油经过常压和减压蒸馏后留下的渣油中脱 出的蜡膏) ? 无机:膨润土、硅胶润滑脂 ? 有机:聚脲、酰铵、酞菁铜润滑脂

基础油粘度

? 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。

滴 点

滴点:是指润滑脂从固态变成液态的温度点,单位℃。 反映润滑脂高温使用性能的指标。

无滴点润滑脂

随着科学技术的发展,润滑脂的稠化剂有多种,如碳黑、 硅胶等脂均无滴点,即在试验条件下无滴落现象。

锥入度
锥入度:在规定重量、时间和温度的条件下,标准锥体利 用自重刺入润滑脂样品的深度,单位为0.1mm;锥入度反 映润滑脂的软硬程度,是设备润滑选择润滑脂的重要指标 之一 。

? 锥入度值愈大,就表示这个润滑脂体系的结构力愈弱,即 稠度愈小,反之稠度愈大。

锥入度牌号 ?

延长工作锥入度
延长工作锥入度:是指润滑脂在工作器中经过10万次剪切 之后的锥入度测定值,单位0.1mm;一般情况下润滑脂经 剪切会变稀。其与60次工作锥入度的差值反映润滑脂的剪 切安定性(抵抗稠度变化的能力)。 有研究证明,剪切安定性差的润滑脂在高速长期运转轴承 中的流失严重,会影响到润滑脂的使用寿命。 。

低温性能
汽车与工程机械起步时的温度与环境温度近乎一致,在寒冷地 区使用时,要求润滑脂在低温条件下仍能保待良好的润滑性能, 它取决于润滑脂低温条件下的相似粘度及低温转矩。

相似粘度
润滑脂在一定温度条件下的粘度是随着剪切速率而变化的变 量,这种粘度称之为相似粘度,单位为:Pa.s。润滑脂中相似 粘度随着剪切速率的增高而降低,但当剪切速率继续增加, 润滑脂的相似粘度接近其基础油的粘度后便不再变化。润 滑脂相似粘度与剪切速率的变化规律称为粘度一速度特性。 粘度随剪切速率变化愈显著,其能量损失愈大。

低温相似粘度
低温相似粘度: 用以反映润滑脂低温流动性能,是选择低温润滑脂要参考 的重要指标;相同温度下,粘度数值越小则低温性越好。

低温转矩
低温转矩: 润滑脂在低温条件下使用时阻滞低速度滚珠轴承转动 的程度 (阻滞轴承外环所需要的力矩。 ) 用以反应润滑脂低温状态下的工作能力。同理,力矩越小, 润滑脂的低温性能越佳。

机械安定性

机械安定性:又称剪切安定性,它是指润滑脂在机械工作条件 下抵抗稠度变化的能力,也是估计润滑脂的寿命的一个指标。

润滑脂受到反复剪切作用,稠化剂的分散状态发生变化而使稠 度改变,这种变化,一般是趋于软化。如果剪切后润滑脂稠 度变化小,说明机械安定性好。

胶体安定性--分油量
? 胶体安定性:是指润滑脂抵抗温度和压力的影响而保持其胶体结构的 能力,即阻止从润滑脂中析出润滑油的能力。 ? 分油:是润滑脂的一种特性,任何一种润滑脂都有分油现象。分油并 不是越小越好,过小的分油不利于润滑,当然分油过大表明脂的胶体 安定性不好,会缩短使用寿命。 ? 常用的测试方法: 钢网分油法:测定100℃、24小时下润滑脂从钢网内析出的油的质量 百分数。定性表示润滑脂在使用温度下的分油倾向。

极压抗磨性

? 润滑脂通过保持在运动部件表面间的油膜,防止金属对金属相接触 而磨损的能力称为极压抗磨性。 ? 测定方法: ? 目前普遍使用四球试验机来测定极压抗磨性。

润滑脂四球试验 ..
在球的四周添加润滑脂,在下面三个球与上面的第四个球之间可施加负荷,第四球可 在固定的速度下旋转。在固定的转速、负荷、温度和时间下观察四个球点接触的摩擦 阻力之历程。 测量球与球之间的磨痕直径,可评价润滑脂的抗磨性。 根据试验中承受负荷的大小,可评价润滑脂的极压性。 外加轴向载荷在脂膜将破裂前的负荷叫最大无卡咬负荷,以PB表示。此时试验由于磨 损增大而出现的磨迹直径突然增大。 润滑脂膜抗擦伤的极限工作负荷叫做烧结负荷,以PD表示。此时,由于外加轴向负荷 达到如此之大,以至使脂膜破裂而出现干摩擦并产生的热量,导致球接触点上的温度 急剧上升,试验球就烧结在一起。

? 最大无卡咬负荷PB:此指标测量值越高,说明润滑脂润 滑性能越好。 ? 烧结负荷PD:烧结负荷越高,说明润滑脂的极压润滑性 能越好。 ? 磨损痕迹d:磨迹越小,说明润滑脂的抗磨损能力、润滑 性越好。

梯姆肯试验 ..
? 评价润滑脂极压性的另一种试验方法是使用梯姆肯试验机测定润滑脂膜的破 裂负荷(SH/T0203)。 ? 梯姆肯试验机是轴承环对试验块的摩擦,为线接触,环以800转/分钟的速度 旋转,脂用加脂器加到试验块上,观察不同负荷下试块的磨损,未出现擦伤 的最大负荷(OK值)。 ? 所渭OK值是指在用梯姆肯法测定润滑剂承压能力的过程中,出现刮伤或卡咬 现象时所加负荷的最小值(N)。

润滑脂的流变性

? 润滑脂的流变性:指润滑脂在受到外力作用 时的流动和变形的特性。

润滑脂的触变性

? 润滑脂的触变性:是指润滑脂受到剪切作用时稠度 下降发生软化,而在剪切作用力停止后稠度开始上 升的特性。

润滑脂的触变性
? 润滑脂触变性示意图

意义
? 在齿轮和轴承的润滑过程中,由于受摩擦副相对滑动或滚 动的作用,使润滑脂的稠度下降,在高剪力的作用下,摩 擦面上的润滑脂可形成流体状,这有利于机械部位的润滑。 而一旦停止运转,润滑脂的稠度又恢复到一定的水平。

? 对轴承来讲,可使润滑脂保持在轴承内部而不流失;对齿 轮箱来讲,恢复到一定稠度的润滑脂可起到密封作用,避 免齿轮箱的泄漏。

根据润滑部位工作
工作温度选脂:

温度..

最高温度 40~ 50℃ 100~120℃ ~150℃ 180~200℃ ~250℃ ~300℃

稠化剂类型 Ca 皂,Li 皂 Li 皂,复合皂 复合锂,复合铝,复合钡 复合锂,膨润土 聚脲,酰胺盐 聚脲,含氟化合物 氮化硼,硅胶 矿物油 矿物油

基础油类型

矿物油,聚α 烯烃 酯类油,聚α 烯烃 烷基硅油 苯基硅油,含氟聚醚 高苯基聚醚

根据润滑部位 速度
? 轴承的转速越快,润滑脂所经受到的剪应力愈大,稠化剂纤维骨架受到 的破坏作用愈多,结果使润滑脂寿命缩短。对高转速不太适用。速度是 影响润滑脂应用的主要因素。 ? 对于轴承,一般来说: ? 内径≤50mm,当DN值≤300000时,采用脂润滑; ? 当DN值 >300000时,采用油润滑; ? 内径 >50mm,当DN值≤300000时,采用脂润滑; ? 当DN值 >300000时,采用油润滑; ? ? 上式中:D — 轴承内径,mm N — 轴承转速,rpm

根据润滑部位 负荷
? 负荷:负荷是指工作轴承上单位面积承受的压力,在使用中常把负荷 >4.9×106kpa 时,称为重负荷,负荷 <2.9×106kpa~4.9×106kpa 称为 轻负荷。 ? 对于重负荷设备选用稠度大、基础油黏度大、加有极压剂或填料的润 滑脂。

? 为了提高抗磨作用,增强抗振动、抗冲击负荷的能力,还可考虑选用 加有二硫化钼、石墨或其它固体润滑剂的脂。

根据 环境条件

1、潮湿或易与水接触的部位,不能选用钠基脂;易接触大量水或经常浸泡在水中的 部位,甚至不宜使用锂基脂,应考虑选用抗水性更好的复合铝、锂-钙基脂或聚脲脂。 ? 2、与酸或酸性气体接触的部位,不能使用普通的锂基脂、复合钙、复合铝、膨润土 脂等,否则易变稀流失。可选用抗酸性能较好的复合钡基脂或聚脲脂。若接触强酸 性或强氧化性介质,应使用全氟润滑脂。 ? 3、与橡胶接触的部位,可选用以石蜡基基础油或酯类油 -硅油组成的基础油制成的 脂。 ? 4、接触燃料油类或矿物润滑油介质的部位,可选用由无机稠化剂(如膨润土)稠化 硅油等合成油的脂。

根据脂的加注方式

NLGI 稠度等级 000 号 00 号 0号 1号 2号 3号 4.5 号 6号

工作锥入度(25℃) 445~475 400~430 355~385 310~340 265~295 220~250 175~205,130~160 85~115

使用方式 集中润滑系统 集中润滑系统、齿轮箱 同 00 号 脂杯、脂枪、集中润滑系统 同1号 脂杯、脂枪、手工涂抹 同 3 号、开式齿轮 块脂、较硬、手工加注、开式齿轮

润滑脂稠度与锥入度值及适应场合对应表

runway牌号 000 00 0 1 2 3

锥入度(25℃) 445~475

适用场合

开式齿轮,齿轮箱和减速箱的润滑 400~430 355~385 310~340 265~295 220~250 开式齿轮,齿轮箱或集中润滑系统润滑 中速、中负荷的抗磨轴承润滑 较高速的针型轴承和滚子轴承润滑 中速、中负荷的抗磨轴承,汽车轮毂润滑

4
5 6

175~205
130~160

水泵和低速、高负荷的轴承和轴颈润滑

特殊条件下的润滑,如球磨机轴颈润滑 85~115

润滑脂 失 效 判 别
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 符合下述其中之一,即为失效: 1、稠度变化,达到±(15~20)%时,一般需换脂; 2、滴点变化,对皂基脂,下列即判为老化失效: 锂基脂140℃以下, 钠基脂120℃以下 钙基脂 50℃以下, 复合铝180℃以下 复合锂200℃以下, 其它,变化超过±20% 3、酸值变化 润滑脂酸值>3mgKOH/g即失效 4、机械杂质含量,下列为失效 Fe>1% 或Cu>3% 或灰分含量变化率>50%

1、锥入度变化(与新脂比较) 2、滴点变化(比新脂下降) 3、使用后脂的含油量,为新脂的 4、铜板腐蚀 5、氧化变质 6、混入杂物 7、水乳化

45%以上 15%以上 70%以下 有腐蚀性 有腐臭味 砂、金属粉等 有乳化现象

? ?

(1)所加注的润滑脂要适当 加脂量过大,会使摩擦力矩增大,温度升高,耗脂量增大; 而加脂量过少,则不能获得可靠润滑而发生干摩擦。 ? 一般来讲,适宜的加脂量为轴承内总空隙体积的1/3~1/ 2。

? (2)注意防止不同种类、牌号及新旧润滑脂的混用 ? 否则,将对脂产生滴点下降,锥入度增大和机械安定性下 降等不良影响。

? (3)更换新脂 ? 由于润脂品种、质量都在不断地改进和变化,老设备改用 新润滑脂时,应先经试验,试用后方可正式使用;在更换新脂 时,应先清除废润滑脂,将部件清洗干净。在补加润滑脂时, 应将废润脂挤出,在排脂口见到新润滑脂时为止。

?

(4)当开桶取样品或产品后, 不要在包装桶内留下孔 洞状,应将取样品后的脂表面抹平,防止出现凹坑,否则基 础油将被自然重力压挤而渗入取样留下的凹坑,而影响产品 的质量。


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