发布时间:2024-05-20
随着对轴承产品寿命、可靠性等要求的提高,国内外很多轴承的设计和制造专家及学者都已将润滑材料列为“轴承的第五个零件”。文献研究表明,30%滚动轴承损坏的原因是由润滑不良引起的,说明润滑材料对轴承保护起着至关重要的作用。最新的轴承寿命理论计算和试验结果也表明,提高润滑水平可以提高轴承寿命2~5倍。
润滑脂的种类和牌号很多,应用场合很广,要用好润滑脂,除了需要了解各种润滑脂的特性之外,还必须了解应用场合的工作条件(温度、负荷、转速、接触介质等等),润滑方式,换油周期等情况。只有使用润滑脂的特性与应用场合相适应,才能充分利用润滑脂的使用性能,收到最好的使用效果。因此,正确选择润滑材料对电机轴承的保护有着极为重要的意义。轴承行业的技术进步,推动着轴承用润滑脂的升级。特别是近年来,国内许多轴承制造商在国际市场上的竞争,在润滑脂选用方面逐渐趋于专业化水平。
轴承润滑脂的作用
轴承润滑脂的基本作用是通过在轴承滚动面及滑动面上形成油膜,从而润滑相互配合的轴承元件,降低其摩擦力矩,减少动力消耗;并通过传导排出热量,防止轴承温度上升。同时,轴承润滑脂对轴承还有如下作用;
⃟ 延长疲劳寿命;通过对滚动及滑动接触面的良好润滑,可以延长轴承的使用寿命
⃟ 减少摩擦及磨损
⃟ 较好的减振作用,降低电机轴承的噪音。
润滑脂在轴承中的工作原理
电机轴承的润滑机理;润滑脂在剪切力作用下,将自身的三维纤维网状结构拉断析出润滑油,在轴承的转动元件、轴承座和轴承座圈上形成一层润滑油膜,从而起到润滑作用。
设备在实际运行过程中,当新装润滑脂的轴承开始转动时,润滑脂首先从转动元件上被甩出,并快速地在轴承盖的腔内循环、冷却;随后,润滑脂又从旋转的轴承座圈外侧切入到转动元件上。紧贴着转动元件表面的一部分润滑脂在剪切作用下拉断纤维网状结构,使少量析出的润滑油在转动元件和座圈表面上形成一层润滑膜;其余部分的润滑脂仍然保持完好的纤维网状结构,起冷却和密封作用。
从润滑脂在轴承中的工作原理来看,润滑脂在电机轴承内不是依靠润滑脂粘附在金属表面上起润滑作用的,而是如液体般在轴承盖的空腔内不断循环流动,即不断从传动元件上甩出到轴承盖空腔内,又不断从轴承盖空腔返回到转动元件上,从而反复地剪切和冷却。这一过程不仅可以在轴承内形成稳定的油膜,也能够保证轴承内部温度的平衡。
电机轴承润滑脂的选用原则
电机轴承的工作条件各不相同,影响轴承寿命的因素多种多样,因此,需要参考以下几点选用润滑脂。
工作温度
电机轴承的工作温度对润滑脂的润滑作用及使用寿命影响均很大。一般认为,润滑脂强度极限随温度的升高而减小。当润滑点工作温度超过润滑脂使用温度上限后,会加速润滑脂基础油的蒸发损失、氧化变质以及胶体萎缩分油现象。通常温度每升高15℃,润滑脂的寿命降低1/2。如钙基润滑脂和纳基润滑脂当使用温度超过60℃时,其强度极限就只有20℃时的一半不到。温度对润滑脂的机械安定性影响也非常突出,这主要是由于当温度达到稠化剂的熔点或稠化纤维骨架维系基础油的临界点时,润滑脂的胶体结构被破坏所致。如锂基润滑脂在25℃下经过1.0x105次工作后,其锥入度从275(0.1mm)上升至335(0.01mm),升幅达22%;而在120℃下经过1.0x105次工作后,即变成流体。同时,电机轴承的工作温度还会随周围环境介质温度的变化而变化。因此,在润滑脂的选择过程中,不仅要考虑实际工作温度,也要考虑环境介质温度所带来的影响。综合考虑。可按如下原则选用润滑脂;
⃟ 在高温下使用时,要选用抗氧化性好、热蒸发损失小、滴点高的润滑脂,如复合锂基润滑脂、聚脲基润滑脂等。
⃟ 在低温下使用时,要选用相似黏度小、启动助力小的润滑脂。选择这类润滑脂时,应主要考虑其基础油的组成,如合成油、脂类油等。采用这II类基础油的润滑脂均具有优异的低温性能。
速度
电机轴承内的润滑脂所受到的剪切力主要来源于轴承的转动,因此,电机轴承的运转速度越高,润滑脂所受的剪切力就越大,对润滑脂的纤维骨架的破坏作用越大,润滑脂的使用寿命就会缩短。通常在选择润滑脂的过程中,往往需要考虑轴承的使用速度极限,而且当轴承的使用速度极限超过一定值后,润滑脂将无法进行润滑。
由于不同轴承的速度极限相差很大,通常以速度因素表示。文献给出了对不同转速及润滑脂润滑的速度极限定义,见表1.
对于运转速度越高的轴承,应选用锥入度越大的润滑脂,以减少其摩擦力;但润滑脂受到的剪切力将会相应增大,其润滑能力将会降低。此时,应选用抗剪切性能好的润滑脂,如复合锂基润滑脂、复合锂-钙基润滑脂等。
负荷
根据设备运转负荷来选择润滑脂是非常必要的。对于中型负荷和重型负荷的电机 轴承,应选择极压型润滑脂;否则会损伤设备。在润滑重型负荷的电机轴承,还应选用基础油黏度高、稠化剂含量高的润滑脂,这样可以提高其油膜厚度,尽量减少因负荷增加导致的元件间的相互接触。而在润滑轻型负荷的电机轴承时,可以选用1号或者2号稠度的中等黏度短纤维润滑脂。
界定设备运转轻型、中型和重型负荷的区分值见表2.
工作环境
电机轴承的工作环境各不相同,如空气湿度大小不一样、是否含有较多的尘埃以及是否有腐蚀性介质存在等,为此应根据不同的工作环境选用润滑脂;
⃟ 当在潮湿环境或与水接触的情况下,应选用抗水性好的润滑脂。
⃟ 在与海水或食盐水接触的情况下,应选用加有防锈剂的润滑脂,如含有机羧酸盐类的润滑脂。
⃟ 当处于强烈化学介质的环境时,应选用抗化学介质的合成润滑脂,如氟脂等。
电机轴承润滑脂填充量的选择
选择正确的电机轴承内润滑脂填充量与选择正确的润滑脂类型一样重要。许多与润滑相关的轴承故障都是由于轴承内的润滑剂不够或者过多造成的。适量的润滑脂能够使轴承平稳运转,同时延长其使用寿命;相反,过多或过少的润滑脂并不能为轴承提供理想的润滑。
研究表明,润滑脂用量与轴承温度和运转时间存在一定关系,见图1:
由图1可知
⃟ 当润滑脂填充量正常时,经过一段时间的运转,轴承温度升高后下降,最后会平稳在一个较低的温度范围。
⃟ 如果填充更多的润滑脂,轴承运转时的剪切、摩擦增大,会使轴承温度升高,最终趋于一个较高的温度范围。这不仅加速了润滑脂老化,同时还加大了机械功率的损耗。
⃟ 过少的润滑脂填充量会使轴承运转时无法形成油膜,不能提供良好的润滑。虽然开始轴承温度会比较低,但由于磨损加快,后期轴承温度会急剧升高。
因此,通过测量启动后轴承的温度升降,可以基本判断轴承内部的运转情况及润滑脂填充量是否合适。
一般来说,电机轴承内润滑脂填充量以1/3~2/3为宜。电机轴承内润滑脂填充量与轴承运转速度有一定关系;
⃟ 当轴承运转速度小于自身极限速度的50%时,填充量为轴承内剩余空间的1/2~1/3。
⃟ 当轴承运转速度大于自身极限速度的50%时,填充量为轴承内剩余空间的1/3~1/2。
综上所述,电机能够安全、平稳运行的重要前提是轴承得到良好的润滑。综合考虑电机轴承的工作温度、运转速度、负荷、环境等因素,选择适当的润滑脂,并确定合理的填充量,不但可以增加轴承的使用寿命 ,降低维修费用,而且可以保证电机等设备长周期安全稳定运行。
文章来源:《浅谈电机轴承润滑脂的选用》