長(zhǎng)壽命抗磨電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂的使用性能考察

2020-12-02 07:39:18王美川王樹(shù)雷

石油煉制與化工 2020年12期

趙軍，劉婕，王美川，王樹(shù)雷，高峰，鄭曄

(1.北京航空工程技術(shù)研究中心，北京 100076；2.中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司合成油脂分公司)

СЭДА(塞達(dá))潤(rùn)滑脂是俄羅斯20世紀(jì)末研制的新型電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂，也是目前俄羅斯使用的高性能電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂，該潤(rùn)滑脂具有較好的高低溫性能和抗磨性能，可替代俄羅斯多種潤(rùn)滑脂[1]。我國(guó)部分電機(jī)也在使用該潤(rùn)滑脂。

目前國(guó)內(nèi)使用的電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂在抗磨性及高溫壽命等方面不具備與賽達(dá)潤(rùn)滑脂相當(dāng)?shù)男阅堋Ｑ娱L(zhǎng)維護(hù)周期，減少軸承磨損，對(duì)于電機(jī)軸承的使用具有積極的意義，但也對(duì)電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂的性能，特別是高低溫性能以及抗磨性能提出了更高的要求。因此，研究人員前期進(jìn)行了長(zhǎng)壽命抗磨軸承潤(rùn)滑脂的研制，目的是開(kāi)發(fā)一種具有較高的機(jī)械安定性和熱安定性、良好的抗磨損性能和抗擦傷性能的電機(jī)軸承用潤(rùn)滑脂，性能高于或相當(dāng)于俄羅斯塞達(dá)潤(rùn)滑脂，替代俄羅斯多種電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂，延長(zhǎng)維護(hù)周期，提高電機(jī)保障能力，簡(jiǎn)化潤(rùn)滑脂品種，擬用于多種電機(jī)軸承用脂部位。

前期經(jīng)過(guò)配方研究，采用高溫稠化劑稠化合成油并添加多種復(fù)合添加劑制備了長(zhǎng)壽命抗磨電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂(簡(jiǎn)稱(chēng)研制脂)，整體理化性能優(yōu)于塞達(dá)潤(rùn)滑脂[2]。2015年，在某型交流發(fā)電機(jī)上進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)，內(nèi)容包括：低溫試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)、溫度沖擊試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)等。耐久性試驗(yàn)時(shí)間周期為600 h。在完成600 h規(guī)定周期的試驗(yàn)后，為進(jìn)一步驗(yàn)證研制脂的使用性能，在電機(jī)不更換潤(rùn)滑脂的情況下，繼續(xù)進(jìn)行了300 h耐久性試驗(yàn)，實(shí)際耐久性試驗(yàn)共進(jìn)行了900 h。試驗(yàn)結(jié)果表明，研制脂可以滿(mǎn)足該交流發(fā)電機(jī)900 h的維護(hù)要求。

在研制脂通過(guò)該型交流發(fā)電機(jī)900 h臺(tái)架試驗(yàn)后，有必要對(duì)該產(chǎn)品開(kāi)展實(shí)際使用檢驗(yàn)工作。實(shí)際使用工況條件與臺(tái)架試驗(yàn)條件不同，實(shí)際使用工況較臺(tái)架試驗(yàn)更復(fù)雜，實(shí)際使用中，電機(jī)不可能一直工作，而是處于工作與不工作的交替使用環(huán)境，潤(rùn)滑脂在電機(jī)中的存儲(chǔ)時(shí)間也更長(zhǎng)，電機(jī)功率也是不斷變化的，也就是說(shuō)，實(shí)際使用工況不僅是考察潤(rùn)滑脂的軸承使用性能，也是對(duì)該潤(rùn)滑脂與電機(jī)金屬材料、非金屬材料相容性、防護(hù)性能、儲(chǔ)存安定性等性能的全面檢驗(yàn)。為了進(jìn)一步確定該研制脂的實(shí)際應(yīng)用效果，本研究對(duì)實(shí)際使用518 h的研制脂(簡(jiǎn)稱(chēng)518 h試驗(yàn)脂)與未使用的研制脂進(jìn)行相關(guān)分析測(cè)試，以確定實(shí)際使用試驗(yàn)對(duì)潤(rùn)滑脂結(jié)構(gòu)和性能的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)油樣

使用試驗(yàn)的電機(jī)密封方式為迷宮密封，取樣時(shí)使用試驗(yàn)還在進(jìn)行中，電機(jī)中的潤(rùn)滑脂工作了518 h。因此，從迷宮觀察口獲得的研制脂實(shí)際使用時(shí)間為518 h。

研制脂和塞達(dá)潤(rùn)滑脂的主要性能見(jiàn)表1，本次試驗(yàn)油樣為未使用的研制脂和518 h試驗(yàn)脂。

表1 研制脂和塞達(dá)潤(rùn)滑脂的主要性能

1.2 儀器

傅里葉變換紅外光譜儀：德國(guó)布魯克公司產(chǎn)品，型號(hào)TENSOR-27；高壓差熱掃描(PDSC)儀：德國(guó)耐馳公司產(chǎn)品，型號(hào)DSC-204HP；高頻線性振蕩試驗(yàn)(SRV)微振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)：德國(guó)Optimol公司產(chǎn)品，型號(hào)SRV-4。

1.3 試驗(yàn)方法

對(duì)518 h試驗(yàn)脂與未使用的研制脂進(jìn)行紅外光譜、PDSC和SRV的對(duì)比試驗(yàn)分析。PDSC試驗(yàn)參照SHT 0790方法，試驗(yàn)條件為：氧氣流速為100 mLmin，壓力為3.5 MPa，220 ℃恒溫，潤(rùn)滑脂加量為2 mg。SRV試驗(yàn)使用SHT 0721方法，試驗(yàn)條件為：負(fù)荷200 N，溫度50 ℃，時(shí)間120 min，頻率50 Hz，沖程1 mm。

2 結(jié)果與討論

紅外光譜可用于檢測(cè)研制脂使用前后抗氧化性能的變化情況。圖1為518 h試驗(yàn)脂與未使用研制脂的紅外光譜。從圖1紅外光譜吸收峰來(lái)看[3]，抗氧劑有所變化。長(zhǎng)壽命抗磨電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂使用了復(fù)合抗氧劑，未使用的研制脂中含有低溫抗氧劑和高溫抗氧劑，抗氧劑以氫鍵締合的形式存在，在3 200～3 500 cm-1波段形成抗氧劑的氫鍵締合譜峰。經(jīng)518 h使用后，部分抗氧劑參與了抗氧化作用而被消耗，剩余了部分抗氧劑，并仍然以氫鍵締合的形式存在，因此，518 h試驗(yàn)脂在3 200～3 500 cm-1波段仍存在吸收峰[4]，這將使其在后續(xù)工作時(shí)繼續(xù)發(fā)揮抗氧化的作用，保證潤(rùn)滑脂可以工作更長(zhǎng)的時(shí)間。

圖1 518 h試驗(yàn)脂和未使用研制脂的紅外光譜對(duì)比 —518 h試驗(yàn)脂； —未使用研制脂

圖2和圖3分別為518 h試驗(yàn)脂與未使用研制脂在220 ℃、3.5 mPa條件下的PDSC氧化誘導(dǎo)期。由圖2和圖3可見(jiàn)，518 h試驗(yàn)脂的氧化誘導(dǎo)期為86.4 min，未使用研制脂的氧化誘導(dǎo)期為83.4 min，二者相當(dāng)，說(shuō)明研制脂實(shí)際使用518 h后仍具有優(yōu)異的抗氧化性能。

圖2 518 h試驗(yàn)脂的PDSC氧化誘導(dǎo)期

圖3 未使用研制脂的PDSC氧化誘導(dǎo)期

SRV試驗(yàn)可以考察潤(rùn)滑脂的抗磨性能。表2為518 h試驗(yàn)脂與未使用研制脂的SVR試驗(yàn)結(jié)果，可以看出，相比未使用的研制脂，518 h試驗(yàn)脂作用下的SRV磨斑直徑略有增加，但變化不大，說(shuō)明研制脂使用前后的抗磨性能整體變化不大。

表2 使用前后的潤(rùn)滑脂抗磨性能比較

將研制脂與賽達(dá)潤(rùn)滑脂及國(guó)內(nèi)3種常用的潤(rùn)滑脂進(jìn)行對(duì)比，表3為各種潤(rùn)滑脂的SRV數(shù)據(jù)對(duì)比，表4為賽達(dá)潤(rùn)滑脂與研制脂的PDSC氧化誘導(dǎo)期。由表3和表4可見(jiàn)：與未使用研制脂相比，518 h試驗(yàn)脂的抗氧化性能幾乎沒(méi)有變化，抗磨性能略差；但與賽達(dá)潤(rùn)滑脂以及國(guó)內(nèi)7014潤(rùn)滑脂、7031A潤(rùn)滑脂和936潤(rùn)滑脂相比，518 h試驗(yàn)脂的抗磨性能仍?xún)?yōu)于這4種潤(rùn)滑脂，抗氧化性?xún)?yōu)于賽達(dá)潤(rùn)滑脂，說(shuō)明使用后的研制脂仍具有優(yōu)異的抗氧化性能和抗磨性能，潤(rùn)滑脂品質(zhì)優(yōu)良。