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高速軸承使用的潤滑脂特點

高速軸承容易引起高溫,軸承運轉中的高溫不但對軸承有害,而且會加速潤滑脂的氧化,使潤滑脂變質。選擇合適的潤滑脂,可以延長軸承和潤滑脂的使用壽命。一般的通用潤滑脂不適用於高速軸承,要根據高速軸承的尺寸、轉速、運行溫度等因素,選擇合適的潤滑脂。

 

選擇高速軸承潤滑脂,提醒以下幾個方麵很重要:

1、基礎油粘度:潤滑脂就是稠化後的潤滑油,潤滑脂也是靠油來潤滑,而粘度是潤滑油重要的指標,潤滑油是按照粘度來劃分牌號。基礎油的粘度要找對(ISO粘度等級),粘度過大,會造成阻滯、摩擦加劇、發熱;粘度太小,油膜厚度不足,容易引起軸承磨損。粘度要根據廠家的要求,選用正確的等級。

 

2NLGI稠度等級:潤滑脂是根據NLGI稠度等級來劃分牌號。NLGI稠度等級也叫做錐入度、針入度。表現的是潤滑脂的軟硬程度,NLGI稠度等級也要根據設備廠家的要求選擇正確等級。

 

3、成溝特性:用於高速軸承的潤滑脂,應選擇具有良好成溝特性的潤滑脂,這類潤滑脂在使用中不易造成阻滯作用,減少摩擦和發熱。

 

4、滴點:潤滑脂的滴點應盡可能的高過使用中遇到的較高溫度。

 

5、稠化劑的種類:不同的稠化劑,會影響潤滑脂的滴點、分油特性。應選擇滴點高、分油特性好(靜態分油和動態分油)的潤滑脂。

 

下麵,我們分別討論這幾個特性,還有選擇高速軸承潤滑脂相關的一些參數。

1、軸承的速度因子:

軸承的速度因子,可以幫我們確定潤滑脂的NLGI稠度等級,還有潤滑脂的基礎油粘度等級。軸承的速度因子有兩種算法,一種是軸承的DN值,另一種是NDm值。其中:

軸承的DN=軸的轉速×軸承內徑

軸承的NDm=軸的轉速×(軸承內徑+軸承外徑)/2

注:轉速單位是rpm,軸承內徑和外徑都是按照直徑算,單位是mm

軸承廠家在設計軸承時,會根據軸承速度和尺寸算出適用的潤滑脂稠度和基礎油的粘度,而對於用戶來說,一般情況下,按照廠家的建議選用潤滑脂就可以了。

 

2、潤滑脂的基礎油粘度:

潤滑脂就是稠化後的潤滑油,油的粘度是潤滑油重要的指標。通用潤滑脂的基礎油粘度常見的是ISO 220cSt(運動粘度),這樣的粘度對於中等負荷和中等轉速的軸承來說沒問題,但是軸承的轉速越高,油的粘度需要降低,否則對軸承的運轉會造成阻滯、引起摩擦增大,軸承因此發熱。

 

計算軸承所需的粘度,是根據軸承的速度因子,再結合軸承運轉中的溫度,從潤滑油的粘度-溫度曲線中找到對應的粘度值。例如,某軸承的NDm值為293125,需要的粘度為7cSt,軸承的運轉溫度為65℃,在粘度-溫度曲線上,65℃時粘度為7cSt的油,在40℃時是ISO 2232cSt(油的粘度指數為95)。注意,工業潤滑油的粘度統一是在40℃時測試的。所以,選用時考慮設備的運轉溫度,需要適當換算一下。

 

在這個例子中,如果我們使用通用潤滑脂(基礎油粘度220),那麽粘度相當於實際所需要的10倍。粘度如果大得太多,會造成軸承發熱,增加能耗,另外還會使潤滑脂使用壽命縮短。

 

3、潤滑脂的成溝特性:

對於高速軸承來說,成溝特性是一項重要指標。成溝特性可以反映潤滑脂在高速運轉下的潤滑請況。成溝特性體現的是潤滑脂在高速運轉下的流動性和稠度保持性,以及在高速運轉下產生的扭矩。檢測潤滑脂的成溝特性,國際上采用美國聯邦檢測標準791C-3456.2條方法(Method 3456.2 of Federal Test Method Standard 791C)。在這個檢測中,把潤滑脂塗在一個特定容器上,表麵抹平,使用一條鋼片壓入潤滑脂,壓出一道溝,在一定的溫度和條件下實驗10秒。然後檢查潤滑脂是否流回溝內。如果潤滑脂流回溝內,那麽潤滑脂的成溝特性不好(non-channeling)。如果沒有潤滑脂流回溝內,那麽潤滑脂的成溝特性合格(channeling)。

 

成溝特性好的潤滑脂在使用中更容易被擠開,擠開後又能保持穩定的稠度,對於高速軸承來說,這一點很重要。成溝特性好的潤滑脂可以減少高速運轉中的扭矩,降低摩擦,減少運轉中的發熱量。成溝特性差的潤滑脂容易流回運轉部位,對滾子形成阻滯和摩擦。

 

4、稠化劑類型:

潤滑脂是以稠化劑命名的,所以潤滑脂的類別就可以反映稠化劑的類別,例如鋰基脂使用的稠化劑就是鋰基稠化劑,粘土脂使用粘土作為稠化劑。

 

潤滑脂就是稠化後的潤滑油,稠化劑的作用就像海綿,把潤滑油保持在稠化劑的纖維網絡裏。稠化劑的類型不同,纖維結構也不同,會影響潤滑脂多方麵的性能,包括上麵提到的成溝特性、分油情況、滴點、稠度的穩定性(剪切穩定性)。某些稠化劑的纖維較長,有些較短。稠化劑的纖維如果較短,那麽潤滑脂的外觀看起來較為光滑細膩,鋰基脂、鈣基脂、聚脲脂、複合鋰基脂、複合磺酸鈣脂的稠化劑都屬於短纖維,這些潤滑脂的成溝特性通常較好,泵送較為容易,高速運轉中造成的摩擦也相對較小。

 

鈉基脂、鋁基脂、鋇基脂的稠化劑纖維較長,這些潤滑脂的成溝特性較差。纖維較長還有一個缺點——剪切穩定性差。在機械運轉中,潤滑脂經受不斷的碾壓剪切,長纖維更容易被剪斷,剪斷後潤滑脂的稠度變稀。在高速運轉中,機械剪切率更高,因此更要關注潤滑脂的剪切穩定性。如果稠化劑的纖維較長,它們不但更容易被剪切,而且被剪斷的部分還會聚集到軸承滾子的運動部位,加劇阻值和摩擦,進一步造成溫度升高、加劇剪切效應。

 

5NLGI稠度等級:

軸承的速度因子、運行溫度、負載等情況共同影響所需的NLGI稠度,設備製造商會給出推薦值,用戶要按照推薦值再結合實際使用情況選擇合適的NLGI稠度等級。

 

潤滑脂的稠度也叫做錐入度、針入度,表征的是潤滑脂的軟硬程度,NLGI把稠度分為了9個等級,從0006號稠度逐漸遞增,硬度逐漸增加。數字越大,說明稠度越大,表示潤滑脂越硬、反之就越稀。

 

6、軸承類別:

滾動軸承也分為多種,滾子可以是圓珠,也可以是圓柱、圓錐形、紡錘形等。滾子的形狀不同,影響基礎油的粘度要求、NLGI稠度、換脂周期。其中的原因在於不同形狀的滾子,和潤滑脂的接觸麵積不同。接觸麵積較大的滾子,更容易把基礎油從稠化劑裏擠幹,標準的滾珠軸承接觸麵積較小。接觸麵積大的軸承一般承受的負荷也大於滾珠軸承,這類軸承更容易造成基礎油流失,要求潤滑脂具有良好的分油特性。

 

7、潤滑脂滴點:

潤滑脂的滴點必須高於較高使用溫度,尤其對於高溫下使用的潤滑脂,高滴點是一個必要條件。滴點不等於潤滑脂的較高使用溫度,潤滑脂允許的使用溫度一般比滴點要低30℃50℃。潤滑脂滴點的測定標準是ASTM D2265(舊的標準是ASTM D566),在檢測中,隨著溫度升高,潤滑脂會從膏狀的半固體,逐漸變成液態。測定時滴點時,潤滑脂隨著溫度升高會逐漸變成流動液態,我們把潤滑脂開始滴下第一滴油時的溫度叫做滴點。當溫度達到滴點時,稠化劑的膠體結構發生了變化,不能正常地吸附保持基礎油。

 

滴點雖然是潤滑脂高溫性能的一項重要指標,但不是隻有這一個指標,挑選高溫潤滑脂不能隻看滴點高。滴點表征的是稠化劑的一項高溫性能,但基礎油是否能經受這麽高的溫度卻不能通過滴點說明,因此挑選高溫潤滑脂不但要看滴點,還應該把的成分在高溫下的性能都考慮在內。

 

8、相容性:

在使用潤滑脂時,不同類型、不同品牌的潤滑脂不能混用。如果改用其它潤滑脂,要把舊脂盡量清除幹淨。如果條件允許,應該把軸承清洗幹淨後再添加新脂。

 

潤滑脂投入使用後,現場應關注軸承運行中是否發熱、潤滑脂是否出現流油、發幹的現象,這些情況都說明潤滑脂在使用中出現了不正常的情況。

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