關(guān)于滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑方式及選擇的研究

2016-08-10

　　摘　要：減速器在目前生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)中作為一種傳動(dòng)裝置被廣泛的應(yīng)用。但是在應(yīng)用領(lǐng)域的不同，減速器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)也有所不同。這其中就有滾動(dòng)軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中潤(rùn)滑油對(duì)它的影響，正確地潤(rùn)滑對(duì)滾動(dòng)軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要。本文闡述了滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑形式及分類(lèi)，以及如何選擇滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑方式，詳細(xì)對(duì)各類(lèi)潤(rùn)滑所具有的特點(diǎn)及使用場(chǎng)合做了研究及討論，Z后使讀者會(huì)正確選擇，使用潤(rùn)滑油。
　　關(guān)鍵詞：軸承；脂潤(rùn)滑；油潤(rùn)滑；潤(rùn)滑方式；潤(rùn)滑選擇；潤(rùn)滑

　　滾動(dòng)軸承是一種重要的機(jī)械元件，一臺(tái)機(jī)械設(shè)備的性能能否充分發(fā)揮出來(lái)要取決于軸承的潤(rùn)滑是否適當(dāng)，可以說(shuō)，潤(rùn)滑是保證軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，它對(duì)于提高軸承的承載能力和使用壽命起著重要作用。不論采用何種潤(rùn)滑形式，潤(rùn)滑在滾動(dòng)軸承中都能起到如下作用：

　　（1）減少金屬間的摩擦，減緩其磨損。

　　（2）油膜的形成增大接觸面積，減小接觸應(yīng)力。

　　（3）確保滾動(dòng)軸承能在高頻接觸應(yīng)力下，長(zhǎng)時(shí)間地正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)疲勞壽命。

　　（4）消除摩擦熱，降低軸承工作表面溫度，防止燒傷。

　　（5）起防塵、防銹、防蝕作用。因此，正確地潤(rùn)滑對(duì)滾動(dòng)軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要。滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：合理的潤(rùn)滑方法的確定，潤(rùn)滑劑的正確選用，潤(rùn)滑劑用量的定量汁算及換油周期的確定。滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑一般可以根據(jù)使用的潤(rùn)滑劑種類(lèi)分為油潤(rùn)滑、脂潤(rùn)滑和和固體潤(rùn)滑三大類(lèi)。其中油潤(rùn)滑具有比其他潤(rùn)滑方式更寬的溫度使用范圍，更適用于高速和高負(fù)荷條件下工作的軸承；同時(shí)，由于油潤(rùn)滑還具有設(shè)備保養(yǎng)和潤(rùn)滑劑更換方便、系統(tǒng)中摩擦副如齒輪等可以同時(shí)潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，所以迄今為止，軸承使用油潤(rùn)滑Z為普遍。脂潤(rùn)滑具有密封裝置簡(jiǎn)易、維修費(fèi)用低以及潤(rùn)滑脂成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在低速、中速、中溫運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承中使用很普遍。特別是近年來(lái)抗磨添加劑的問(wèn)世，提高了脂的潤(rùn)滑性能，使脂潤(rùn)滑得到了更廣泛的應(yīng)用。如果使用油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑達(dá)不到軸承所要求的潤(rùn)滑條件，或無(wú)法滿(mǎn)足特定的工作條件時(shí)，則可以使用固體潤(rùn)滑劑，或設(shè)法提高軸承自身的潤(rùn)滑性能。下面就滾動(dòng)軸承的三種潤(rùn)滑方式及各自潤(rùn)滑所具有的特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行詳細(xì)論述：

　　一、油潤(rùn)滑

　　當(dāng)滾動(dòng)軸承在高溫、高速條件下工作時(shí)，須采用機(jī)油潤(rùn)滑。常用的潤(rùn)滑油有機(jī)械油、高速機(jī)械油、汽輪機(jī)油、壓縮機(jī)油、變壓器油和汽缸油等。當(dāng)采用機(jī)油潤(rùn)滑時(shí)，粘度是潤(rùn)滑油的重要特性，粘度的大小直接影響潤(rùn)滑油的流動(dòng)性及摩擦面間形成的油膜厚度，軸承工作溫度下潤(rùn)滑油的粘度一般是12-15cst，為使?jié)L道與滾動(dòng)體接觸表面間形成足夠厚度的潤(rùn)滑油膜，機(jī)油粘度應(yīng)保證在工作溫度下不喪失其Z低粘度。故在選擇潤(rùn)滑時(shí)，其機(jī)油粘度應(yīng)保證在運(yùn)行溫度下能為軸承提供足夠的潤(rùn)滑。一般來(lái)說(shuō)，軸承的轉(zhuǎn)速高時(shí)選用低粘度的潤(rùn)滑油；軸承承受的負(fù)荷重時(shí)則應(yīng)使用較高粘度的潤(rùn)滑油。根據(jù)油潤(rùn)滑時(shí)所選用潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，可把油潤(rùn)滑分為以下幾類(lèi)：

　　一）油浴潤(rùn)滑

　　油浴潤(rùn)滑是Z普通的潤(rùn)滑方法，適于低、中速軸承的潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油由旋轉(zhuǎn)的軸承零件帶起并對(duì)軸承實(shí)施潤(rùn)滑后再流回油箱中。采用此方法潤(rùn)滑時(shí)要注意油量的控制，油面高度應(yīng)稍低于Z下方軸承滾動(dòng)體的中心線(xiàn)，過(guò)多的油量將導(dǎo)致過(guò)大溫升的攪動(dòng)，油量不足又會(huì)造成軸承早期失效，建議用油位指示器檢驗(yàn)（保持）適當(dāng)?shù)挠臀弧?/div>

　　二）滴油潤(rùn)滑

　　滴油潤(rùn)滑適于需要定量供應(yīng)潤(rùn)滑油得軸承部件，滴油量一般每3-8秒一滴為宜，過(guò)多的油量將引起軸承溫度增高。滴油潤(rùn)滑是利用潤(rùn)滑油的自重，一滴一滴地滴到摩擦副上。在其供油部位配油針閥式的注油杯。這種潤(rùn)滑方法多用于數(shù)量不多而又容易靠近的摩擦副上，如機(jī)床導(dǎo)軌、軸承、齒輪、鏈條等部位的潤(rùn)滑。
　　三）循環(huán)油潤(rùn)滑

　　當(dāng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高時(shí)軸承溫升也會(huì)相應(yīng)增加，因而產(chǎn)生機(jī)油的老化。采用循環(huán)油潤(rùn)滑可有效防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生。潤(rùn)滑油通過(guò)油泵送到軸承部件，在位于軸承的一端裝一個(gè)進(jìn)油口，并在軸承的另一端裝一個(gè)出油口。通過(guò)軸承后的潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)濾、冷卻后可循環(huán)使用。由于潤(rùn)滑油在循環(huán)過(guò)程中可帶走一定的熱量，從而能保證軸承始終維持在較低溫度下工作，故此方法適用于轉(zhuǎn)速較高的軸承部件。但要注意出油口應(yīng)比進(jìn)油口大，以使沒(méi)有剩余的油留在軸承座中。

　　四）噴油潤(rùn)滑

　　當(dāng)軸承在低--中載荷高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體和保持架也以相當(dāng)高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)而使軸承周?chē)纬煽諝鉁u流。為確保有足夠量的潤(rùn)滑油供給高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承，必須從軸承一端用高壓噴射的方法將潤(rùn)滑油噴至軸承內(nèi)并對(duì)軸承實(shí)施潤(rùn)滑，潤(rùn)滑后油液再由另一端重新流入油箱。采用此種方法且為了有效地進(jìn)行潤(rùn)滑軸承，應(yīng)注意使高壓噴嘴的位置位于內(nèi)圈和保持架中心之間，潤(rùn)滑油的噴射速度應(yīng)不低于15m/s且油直接注入軸承。

　　五）噴霧潤(rùn)滑

　　用干燥的壓縮空氣經(jīng)噴霧器與潤(rùn)滑油混合形成油霧，噴射軸承中，氣流可有效地使軸承降溫并能防止雜質(zhì)侵入。此法適于高速，高溫軸承部件的潤(rùn)滑。

　　六）噴射潤(rùn)滑

　　用油泵將高壓油經(jīng)噴霧嘴到軸承中，射入軸承中的油經(jīng)軸承另一端流入油槽。在軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體和保持架也以相當(dāng)高的旋轉(zhuǎn)速度使周?chē)諝庑纬蓺饬鳎靡话銤?rùn)滑方法很難將潤(rùn)滑油送到軸承中，這時(shí)必須用高壓噴射的方法將潤(rùn)滑油噴至軸承中，噴嘴的位置應(yīng)放在內(nèi)圈和保持架中心之間。以上幾種潤(rùn)滑方式是軸承的油潤(rùn)滑，為了保證對(duì)軸承的潤(rùn)滑始終維持在良好狀態(tài)下，采用油潤(rùn)滑時(shí)應(yīng)定期更換潤(rùn)滑油，更換周期視潤(rùn)滑方式的不同而異。油浴潤(rùn)滑時(shí)只要運(yùn)行溫度不超過(guò)50℃，并且沒(méi)有污染現(xiàn)象發(fā)生，一般一年換一次即可。但隨著溫度的升高，更換周期相應(yīng)縮短，如運(yùn)行溫度達(dá)100℃時(shí)，必須每三個(gè)月?lián)Q一次油。采用循環(huán)油潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)視機(jī)油的循環(huán)快慢及機(jī)油是否經(jīng)過(guò)冷卻而定，其換油周期只能通過(guò)試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)機(jī)油定期檢查，視油是否有污染和氧化現(xiàn)象而定。采用此方法潤(rùn)滑時(shí)，設(shè)備保養(yǎng)和更換潤(rùn)滑劑方便但潤(rùn)滑裝置復(fù)雜，密封困難，且機(jī)油屬一次性使用，不存在更換問(wèn)題。

　　二、脂潤(rùn)滑

　　脂潤(rùn)滑不需要特殊的供油系統(tǒng)，具有密封裝置簡(jiǎn)易、維修費(fèi)用低以及潤(rùn)滑脂成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在低速、中速、中溫運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承中使用很普遍。特別是近年來(lái)抗磨添加劑的問(wèn)世及不斷發(fā)展，提高了脂的潤(rùn)滑性能，使脂潤(rùn)滑得到了更廣泛的應(yīng)用。Z常用的潤(rùn)滑脂有鈣基潤(rùn)滑脂、鋰基潤(rùn)滑脂、鋁基潤(rùn)滑脂和二硫化鉬潤(rùn)滑脂等。不同的潤(rùn)滑脂在物理機(jī)械性能及適應(yīng)溫度等方面存在較大的差異。應(yīng)根據(jù)不同的工況條件選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑脂種類(lèi)以滿(mǎn)足其使用要求。一般情況下，軸承在出廠(chǎng)時(shí)已內(nèi)裝有某種基類(lèi)潤(rùn)滑脂，如用戶(hù)對(duì)潤(rùn)滑脂的要求有變化，可與具體的生產(chǎn)廠(chǎng)家直接聯(lián)系進(jìn)行針對(duì)性的生產(chǎn)。

　　在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行潤(rùn)滑脂的選擇時(shí)，主要應(yīng)按工作溫度、軸承負(fù)荷和轉(zhuǎn)速三個(gè)方面進(jìn)行考慮。

　　一）按工作溫度選擇

　　由于潤(rùn)滑脂的粘度與溫度關(guān)系甚密，一般潤(rùn)滑脂的粘度對(duì)球軸承不應(yīng)低于13mm²/s，對(duì)滾子軸承不應(yīng)低于20mm²/s。在具體選擇潤(rùn)滑脂時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)、針入度和低溫性能。一般軸承的工作溫度須低于潤(rùn)滑脂滴點(diǎn)10～20℃。當(dāng)選用合成潤(rùn)滑脂時(shí)，其工作溫度應(yīng)低于滴點(diǎn)溫度20～30℃。具體溫度下潤(rùn)滑脂的選擇原則有以下三點(diǎn)：

　　1）工作溫度在50～70℃時(shí)，多采用雙脂或者硅油等合成潤(rùn)滑油稠化的潤(rùn)滑脂。

　　2）工作溫度在70℃以?xún)?nèi)的低轉(zhuǎn)速主軸中，多采用鈉基潤(rùn)滑脂；中速時(shí)選用鋁基脂；高速時(shí)選用鋰基潤(rùn)滑脂或特種潤(rùn)滑脂。

　　3）工作溫度在15℃以?xún)?nèi)時(shí)，可選用高粘度礦物油稠化的潤(rùn)滑脂，也可采用硅油稠化的鋰基潤(rùn)滑脂。

　　二）按軸承負(fù)荷選擇

　　軸承的負(fù)荷越大，潤(rùn)滑脂的粘度亦應(yīng)越高，即選用針入度小的潤(rùn)滑脂類(lèi)型，以保證在負(fù)荷作用下在接觸面間有效地形成潤(rùn)滑油膜。隨著軸承負(fù)荷的遞減，選用潤(rùn)滑脂的粘度也應(yīng)隨之降低。

　　二）按軸承工作轉(zhuǎn)速選用
　　由于軸承的轉(zhuǎn)速越高，套圈、滾動(dòng)體和保持架運(yùn)動(dòng)中引起的摩擦發(fā)熱也大，故使不同軸承類(lèi)型的dn值（d為滾動(dòng)軸承內(nèi)徑，單位mm；n為軸承轉(zhuǎn)速，單位r/min表示軸承的速度大小）限制在某一特定范圍內(nèi)，對(duì)深溝球軸承、調(diào)心球軸承和角接觸球軸承為160000；圓柱滾子軸承為120000；圓錐滾子軸承為100000；調(diào)心滾子軸承為80000；推力球軸承為40000。

　　由于軸承使用場(chǎng)合的特殊需要，還應(yīng)按不同潤(rùn)滑脂所具有的其它性能進(jìn)行選用，如在潮濕或水分較多的工況條件下，鈣劑脂因不易溶于水應(yīng)為首選對(duì)象，鈉基脂易溶于水則應(yīng)在干燥和水分少的環(huán)境條件下使用。因此，軸承潤(rùn)滑脂的選擇，應(yīng)該滿(mǎn)足由工作的具體生產(chǎn)條件來(lái)決定潤(rùn)滑脂類(lèi)型的原則。

　　三、固體潤(rùn)滑

　　如果使用油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑達(dá)不到軸承所要求的潤(rùn)滑條件，或無(wú)法滿(mǎn)足特定的工作條件時(shí)，則可以使用固體潤(rùn)滑劑，或設(shè)法提高軸承自身的潤(rùn)滑性能。在滿(mǎn)足使用條件下，將少量固體潤(rùn)滑劑加入潤(rùn)滑脂中，如加入3～5%的1號(hào)二硫化鉬可減少磨損，提高抗壓耐熱能力，對(duì)于高溫、高壓、高真空、耐腐蝕、抗輻射，以及極低溫等特殊條件，把固體潤(rùn)滑劑加入工程塑料或粉末冶金材料中，可制成具有自潤(rùn)滑性能的軸承零件，如用粘結(jié)劑將固體潤(rùn)滑劑粘結(jié)在滾道、保持架和滾動(dòng)體上，形成潤(rùn)滑薄膜，對(duì)減少摩擦和磨損有一定效果。

　　綜上所述，軸承潤(rùn)滑方式的選擇應(yīng)是一個(gè)綜合性的判斷過(guò)程，要做出對(duì)軸承的合理潤(rùn)滑，必須從機(jī)械結(jié)構(gòu)、軸承安裝的部位、軸承承受載荷的輕重以及具體生產(chǎn)環(huán)境等各種因素進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)然，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及新型材料和制造工藝的推陳出新，利用潤(rùn)滑來(lái)防止機(jī)械零件的失效定是一個(gè)不斷發(fā)展與改良的課題，也應(yīng)該是廣大科技工作者以及機(jī)械行業(yè)從業(yè)者們共同思考的問(wèn)題。

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