潤滑脂與軸承運轉溫度的相關性試驗研究

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，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、旋轉滑動和回轉滑動等，這些滑動使軸承運轉時產生摩擦發(fā)熱和磨損，主要表現(xiàn)為軸承溫度快速升高，軸承運轉溫度不但與軸承的轉速、載荷、工作環(huán)境、安裝布置及設計有關[2]，也與所選用的潤滑脂的技術性能和結構有關。

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

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軸承振動測試儀轉動軸承，轉速為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指標及檢測數(shù)據(jù)見表1。潤滑脂填充量對軸承運轉溫度的影響如圖1所示。

表1 試驗用鋰基潤滑脂技術指標及檢測數(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)，實測的軸承運轉溫度變化較大，潤滑脂填充量較大則軸承運轉溫度較高，且最大溫差在10 ℃以上。雖然運轉40 min后軸承溫度趨于平穩(wěn)，但潤滑脂填充量為15 g的軸承運轉溫度仍高于潤滑脂填充量為10 g的軸承運轉溫度，說明潤滑脂填充量是影響軸承運轉溫度的主要因素之一。

圖1 潤滑脂填充量對軸承運轉溫度的影響

2.2 潤滑脂纖維結構對軸承運轉溫度的影響

眾所周知，基礎組成相同但采用不同生產工藝制備的鋰基潤滑脂的纖維結構區(qū)別很大，性能相差較遠。在生產過程中通過控制急冷溫度可制備出不同纖維結構和性能的潤滑脂[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溫度的變化，考察潤滑脂纖維結構對軸承運轉溫度的影響。試驗用潤滑脂生產工藝流程如圖2所示。不同溫度急冷工藝制備的潤滑脂對軸承運轉溫度的影響如圖3所示。

圖2 試驗用潤滑脂生產工藝流程

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溫度相對較低，最高溫度不超過45 ℃。試驗結果表明，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溫度相對較高，這可能與潤滑脂的皂纖維尺寸大小有關。4種不同溫度急冷工藝制備的潤滑脂的電鏡纖維結構如圖4～圖7所示。

圖4 130 ℃急冷工藝制備的潤滑脂纖維結構

圖5 150 ℃急冷工藝制備的潤滑脂纖維結構

圖6 170 ℃急冷工藝制備的潤滑脂纖維結構

圖7 190 ℃急冷工藝制備的潤滑脂纖維結構

由圖可以看出，不同溫度急冷工藝制備的潤滑脂，其纖維結構有很大差異。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，軸承運轉溫度也最低。

2.3 潤滑脂稠度對軸承運轉溫度的影響

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溫度的影響如圖8所示。

圖8 潤滑脂稠度對軸承運轉溫度的影響

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溫度均高于填充2#稠度潤滑脂的軸承運轉溫度，且運轉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溫度相對較高，且運轉初始階段的溫升較快。

3 結論

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

(2)潤滑脂填充量較大的軸承運轉初期的溫升較快，溫度較高，但運轉一段時間后，溫度有所下降，并保持相對穩(wěn)定。

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