选用脂的主要目的是能长期使用,保证机器长期而可靠的润滑。因此,脂的寿命是选脂的主要依据。在使用中,由于脂受温度、速度、负荷、黄经影响,其后果使寿命降低以至失败,所以选用润滑脂必须与上述
4个因素相适应。 一 温度
润滑部位的工作温度是选择润滑脂的重要依据。
轴承或摩擦部位的温度高低及变化的幅度对润滑脂的润滑作用和使用寿命有明显的影响。这是因为润滑脂是一个胶体分散体系,它的强度极限和有效黏度是随温度而变化。因此使用温度越高,润滑脂寿命越短。每当轴承温度升高10~15℃,脂的使用寿命降低1/2。这是由于润滑脂基础油的蒸发损失、氧化变质和胶体萎缩分油现象加速的缘故。如温度达到润滑脂稠化剂(皂)的熔点,则其胶体结构完全破坏,此时润滑脂就不能继续使用。如温度变化幅度大,温度变化频繁,则其凝胶萎缩分油现象更严重。一般说来,脂高温失效的主要原因大都是由凝胶萎缩和液相(基础油)的蒸发损失造成的。当液相损失达50%~60%时润滑脂即失效。
对于在室内使用的机器轴承,如机床、间断启动的电机、手动工具、仪表和精密机械等,一般工作温度范围为10~15℃。对于运输机械、建筑机械、农业机械等室外工作的机械轴承,一般工作温度随大气温度变化而变化。我国大多数地区大气温度变化从-40~40℃。增大负荷、加快速度、环境温度升高、润滑脂装得太满以及连续工作等因素都使滚动轴承温度升高。例如,在径向负荷为1470N、转速8000r/min条件下工作的204轴承,温度可达40~70℃。对于沿着大道行驶的载重汽车的轮彀轴承,温度可达40~80℃。大型发电机轴承,温度可达80~90℃,飞机起落架、高温电机等的滚动轴承温度可达150~200℃或更高。
考虑润滑脂的耐温性能,不仅是看润滑脂的滴点的高低,而且还应考虑其基础油的类型、抗氧化性能、蒸发性能等。表1-1中列出按最高使用温度选用润滑脂的大致类型。
表1-1中列出按最高使用温度选用润滑脂的大致类型
| 最高温度 | 稠化剂类型 | 基础油类型 |
| 40~50℃ | 钙皂、锂皂 | 矿物油 |
| 100~120℃ | 锂皂、复合皂 | 矿物油 |
| 约150℃ | 复合锂、复合铝、复合钡 | 矿物油、聚a-烯烃 |
| 180~200℃ | 复合锂、聚脲、膨润土、酰胺盐 | 脂类油、聚a-烯烃、烷基硅油 |
| 250℃ | 脲类有机物、含氟化合物 | 苯基硅油、全氟聚醚 |
| 300℃ | 氮化硼、硅胶等 | 高苯基硅油 |
选用高温用脂时要选氧化安定性能好、热蒸发损失小、滴点高的润滑脂。但应注意,滴点并不标志该脂的使用最高温度,一般应低于滴点20~30℃使用。因为使用温度越接近滴点,则因基础油蒸发、分油和流失越严重,到达滴点温度,脂很快就流失而不能保持润滑作用。
目前我国生产的耐高温润滑脂有:高温钠基润滑脂、膨润土润滑脂、钡基润滑脂、复合钙基脂及复合锂基、锂基润滑脂。汽车上使用的高温脂多半都是锂基脂(见表1-2)。
表1-2根据使用温度选用润滑脂
| 项目 | 60℃左右 | 100℃左右 | 150℃左右 | 180℃左右 | 200℃ |
| 选脂参考 | 钙基脂 | 钠基或锂基脂 | 复合钙或膨润土脂 | 合成油膨润土脂 | 复合锂基脂 |
此外,还应考虑选择稠度比较大的产品或基础油黏度尽量高些的产品。
对低温下使用的润滑脂,因低温的影响,启动转矩变大,如果是泵送的集中润滑方式,由于脂变稠阻力增大而不利于输送,因此选用低温脂时,应根据表征脂的低温性能的低温黏度选用。就基础油的性质而言,应选用低凝固点低黏度矿油稠化的低标号较软的润滑脂,但一般矿油制的脂由于矿油凝固点高,只能用于有限的低温。低温要用合成油润滑脂,如脂类油和硅油制成的润滑脂既具有一定的黏温性能又可用于-50℃以下的低温。一般来说,温度处于-30℃以下,必须使用合成油的润滑脂,特别时一些仪表微型轴承,启动力矩小,选用润滑脂时要特别注意。合成油润滑脂的最低极限温度时-80℃。
宽温度范围用的润滑脂,要求黏温性能好,既具有高温脂的性能又具有低温脂的性能。目前我国已经研制并小批量生产的合成油锂基脂和合成油膨润土润滑脂可满足宽温、多效、长寿命的需要。这些产品如:7253航空通用膨润土润滑脂,适用于-50~120℃:7255航空通用膨润土润滑脂,适用于-50~180℃。为了满足民用工业的特殊需要,还有7254合成油膨润土润滑脂,其使用温度范围-40~180℃.
二 速度
速度对润滑脂的轴承寿命影响很大。因此在选用润滑脂时,一定要考虑润滑部位的速度。
由于润滑脂时一种油受范性和触变性的体系,它的黏度不仅随温度而且随剪切速度而改变。一次,润滑脂的物理状态和润滑作用对润滑不见的运转速度较为敏感,这与润滑油有明显的不同。
运转速度越快,润滑脂所受的剪切力就越大,稠化剂形成的润滑脂骨架受到的破坏作用就越大,有效黏度下降液越多,因而使润滑脂往往钡甩出润滑部件之外,从而降低了使用寿命。有的润滑脂当使用部件的转速提高一倍时,其寿命甚至能缩短几倍,成为原寿命的几分之一,可见影响之大。同时由于转速大,产生的热量较多,而润滑脂的散热性又差,故不仅增加摩擦点的温升,液会导致寿命缩短。在相同温度和负荷下,转速越高则要求采用流动性较好,即针入度适中的润滑脂。
润滑脂在使用时,所能适应的运转速度时有限的,这种限度通常用“DN”表示,就是转速与轴承内径的乘积。当DN值大于300000时,一般不能使用润滑脂。这主要时润滑脂的流动性不能适应这样高的速度。
对于滚动的圆柱滚子轴承,一般来说,内径在50mm以下的,当DN值小于300000时采用润滑脂;DN值大于300000时,采用润滑油。
内径在50mm以上的,当DN值小于 时,采用润滑脂;DN值大于 时,采用润滑油。
对于圆锥和滚子轴承,一般来说,内径在50mm以上的,当DN值小于 时,采用润滑脂;当DN值大于 时,采用润滑油。
在高速运转时,润滑脂可以选用由低黏度矿物油稠化的、有适当稠度(针入度)的钙钠基脂、锂基脂、复合皂基脂及合成油润滑脂。因为这些脂的机械安定性能好,一般通过50000此剪切试验后,针入度变化在50~100之间。合成油润滑脂更好,一般低于50。
对于低速用润滑脂一般应选用以高黏度矿物油为基础油的高标号润滑脂,除保证在油足够的黏附性外,还需要有适当的极压性能,因为低速时一般负荷较重。
三 负荷
负荷是指工作轴承单位面积上所承受的压力,用MPa表示。在使用中常把负荷为50×102MPa以上的称为重负荷;30×102~50×102MPa以上的称为中负荷;30×102MPa以下为轻负荷。
轴承上承受的负荷有两种,即轴向负荷和径向负荷,两者均对润滑脂的寿命有较大的影响,即 1gL=4.73-(t-63)(0.0058+4.7×10-7n)-0.041
式中L-润滑脂的寿命,h;
t-温度,℃;
n-转速,r/min;
C-轴承的额定动载荷,N;
w-径向载荷,N;
(1) 对于重负荷设备 在选用时要考虑以下几个因素。
① 对同一品种而言,要选用稠化剂含量最高的,即稠度大(针入度效)的润滑脂。
② 之辈润滑脂的基础油(一般矿物油)黏度应较高。
③ 如果负荷特别大,则要选用加有极压添加剂或填料(如二硫化钼、石墨)的润滑脂。
(2) 对于中负荷和低负荷设备 在选用润滑脂时,可参考以下要求。
① 润滑脂(对皂基脂)要求短纤维结构。
② 用中等黏度的矿物油作基础油。
③ 一般选用1~2号脂为宜。
总之,对于负荷这一因素来讲,不论是轻负荷还是重负荷,首先式考虑润滑脂的极压性能,其次再考虑其他性能。
四 环境
这是指润滑部件的周围环境和所接触的介质,诸如空气的温度、尘埃及是否有服侍气体等。
润滑部位所处的环境和所接触的介质对润滑脂的性能有极大影响,因此再选择润滑脂时,应慎重考虑。
① 在潮湿的环境重或与水接触的情况下,如润滑脂本身不抗水(例如钠基润滑脂)就会强烈地吸水而逐渐乳化变稀,即使时有耐水性地润滑脂再湿度太大地情况下,也会因吸水而使润滑脂地稠度和机械安定性降低。在皂基润滑脂中钙基、锂基、铝基脂等具有较好的抗水性,在非常潮湿的环境中也可以选用抗水性能良好的复合铝基脂或脲基润滑脂。国外多选用抗水性能更好的锂-钙基脂或脲基润滑脂,低于80℃时可选用钙基或铝基脂,温度高于100℃时则选用锂基脂或复合钙基脂。
②尘埃和腐蚀性气体对润滑脂及轴承的损害也是较大的,尤其时在轴承密封不好的情况,这种影响更为严重,因此应选用加有防锈添加剂的润滑脂;对处于有强烈化学作用的化学介质环境总的润滑部件,则应选用抗化学介质的合成油润滑脂,如氟碳润滑脂。
与酸或酸性气接触的部位,不宜选用锂基脂或复合钙、复合铝、膨润土润滑脂。这些润滑脂遇酸(若酸)或酸性气体,如空气中含微量HCI,脂变稀流失,造成轴承防护性不良,容易腐蚀,更为严重的是润滑不良。还有某些印染厂使用活性燃料放出HCI气体,不仅使设备造成腐蚀,而且使轴承内的润滑脂很容易变质,这些部位就选抗酸性能好的复合钡基润滑脂或脲基润滑脂,若使接触强酸或强氧化介质,则应使用全氟润滑脂。
同海水或食盐水接触的部位,应当选用复合铝基脂;同天然橡胶或油漆接触的部位,应避免选用酯类油尤其是双酯类型油为基础油的润滑脂;接触燃料油类或石油质润滑油类介质的部位应选用特种的如7903号耐油密封润滑酯。