滾動軸承作(zuò)為典型的“減摩”機械基礎件,潤滑技術一直是其研究的重要組成部分。潤滑脂被人們稱為與(yǔ)內圈、外圈、滾動體、保持架並駕齊驅的軸承(chéng)的第五個零(líng)件。用於每套軸承的配套維修的(de)潤滑脂的量雖然很小,但它(tā)對軸承性(xìng)能影響很大,在高速運轉的情況下,缺脂(zhī)或斷脂幾秒鍾就有可能(néng)燒壞整套軸承(chéng);對密封軸(zhóu)承來說,脂的壽命就決定了軸承(chéng)的壽命。
隨著現代工業的發展,機械產品的品種、應用領域及工況愈來愈複雜,對軸承潤滑脂的要求也日益苛刻。因此研製開發(fā)長壽命、低(dī)噪聲的潤滑脂以滿(mǎn)足軸(zhóu)承工業的飛速發展(zhǎn)已勢在必行(háng)。聚脲潤滑脂就是為了適應上述需要而開(kāi)發的一類優(yōu)質高溫潤(rùn)滑脂。
聚脲潤滑脂(簡稱聚脲脂(zhī))是(shì)由(yóu)分子中含有脲基的有機化合物稠化礦油(yóu)或合成油所(suǒ)製備的潤滑脂。由於聚脲稠化(huà)劑不同於金(jīn)屬皂基稠化劑,不含金屬離子,避免了皂基稠(chóu)化(huà)劑中金屬(shǔ)離子對潤滑(huá)脂基礎(chǔ)油(yóu)的催(cuī)化氧(yǎng)化作用,因此聚脲(niào)潤滑脂(zhī)具有良好的(de)氧化安定性和熱穩定性,並具(jù)有一係列優(yōu)良的使用性能,如:良好的泵送性、抗氧性(xìng)、機械安定性、膠體安定性和抗(kàng)水淋性,特別適用於高溫、高載荷、寬速度範圍和與不良介質接(jiē)觸的潤滑場合(hé),現在(zài)廣泛應用(yòng)於(yú)電器工業、冶金工(gōng)業、食品工業、造紙工業、汽車(chē)行業、飛(fēi)機等軍事工業。
1 世界潤滑脂發展趨勢及我國潤滑(huá)脂現狀(zhuàng)及差(chà)距
近(jìn)年來,我國在潤滑脂的生產技術及應用技術上都取得了很大進展,然而同發達(dá)國家相(xiàng)比,我們在產品構成(chéng)尤其是在高檔產品的發(fā)展上還存在著差距。現將國內外潤滑脂的應用現狀(zhuàng)及發展趨勢(shì)做一(yī)簡略(luè)論述。
1.1 國外潤滑脂的應(yīng)用現狀
對於(yú)世界發達國家,如美國、歐洲、加拿大,目前應用Z多、生產量(liàng)Z大(dà)的是鋰(lǐ)係列潤滑脂,其次是鈣基潤滑(huá)脂,而複合鋁基脂也占有相當的比例。而在日本,聚脲(niào)潤滑脂的應用卻相當普遍,今後對潤滑脂的性能要求大致有(yǒu)如下方麵:1)、長壽命;2)、寬溫性能;3)、良好的機械安定性(xìng)及放漏性;4)、良好的高速及低轉矩特性;5)、極壓、抗磨(mó)、耐微振磨損、抗針性等;6)、塵埃、雜質較少,音響性能良好;7)、泵送性、可供性等輸(shū)送性能良好(hǎo);8)、良(liáng)好的防護性能;與密封材料的適應性;10)、與其(qí)他脂類的混合安定性。
1.2 發展趨勢
潤滑(huá)脂的發展(zhǎn)曆史很長,它伴隨著機械化的發展而成熟起來。目前使用較為廣泛的潤滑脂,如鋰基脂、複合鋰基脂、鈣基脂、複合鈣基脂(zhī)、複合鋁基脂等是20世紀40~50年代發展起來的,這些潤滑脂的用量占到年產量的95%以上。而聚脲潤滑脂、磺酸鹽複合鈣基潤滑脂、複合鈦潤滑脂則是潤滑脂種類中的(de)後起之秀。現分(fèn)述如下:
1954年首次開發聚脲潤滑脂(zhī)產品,Swaken等人(rén)在考察矽油的熱穩定性和氧化安定性稠化劑時,發現聚(jù)脲稠化劑(jì)具有許多優良性能,進一步研(yán)究合成了大批聚脲稠化劑和製備了係列聚脲潤滑脂產品,作為一類高(gāo)溫潤滑(huá)脂,聚脲潤滑脂具(jù)有比其它高溫潤滑脂更好(hǎo)的綜(zōng)合性性(xìng)能。美國Z先開發了聚脲脂,雪佛隆(Chevron)公司在聚脲潤滑脂的研製(zhì)和生產方(fāng)麵均占領先地位。近年來,德國(guó)、英國、日本、前蘇(sū)聯、波蘭和中國相繼開展了聚脲潤滑脂的研製和生產工作。2001年美國潤滑脂協會(NLGI)發表的潤滑脂生產調(diào)查統計報告顯示,全世界(jiè)聚脲潤滑脂產量達到3.03萬(wàn)噸。其中美國/加拿大生產(chǎn)了1.33萬噸,日本生產了1.03萬噸,而中國(guó)聚脲(niào)潤滑(huá)脂的產量僅有500噸左右。印度研究者率先開發出以鈦為稠化劑的複合鈦基潤滑脂,從(cóng)毒性和安全性的角度研究(jiū)表明,複(fù)合鈦基脂對生產者和使用者都(dōu)是安(ān)全的,而且用植物油代替礦物油製備的潤滑脂具有良好的生物降解性;從使用性能上看(kàn),複(fù)合鈦(tài)基脂與目前(qián)廣(guǎng)泛應用的極壓複合鋰(鋁)基脂相比,極壓性能相當,而且該脂與傳統的(de)高性能潤滑脂具有很好(hǎo)的相容(róng)性,已被(bèi)認為是多功能高效率的一類潤(rùn)滑脂,而且也(yě)是(shì)Z有希望成為目前廣泛應用的高性能潤滑脂的替代品。
1.2.1複合鈦基脂的應用情況
水泥回轉爐、粉碎機、球磨機等設備上的開式齒輪(lún)均處於高溫、重載荷及惡劣的(de)工(gōng)作環境中,因此要求(qiú)潤滑劑具有較高的極壓性能、耐高溫性能,另外根據潤滑方式的不(bú)同還(hái)有一定的噴射(shè)性。此外(wài),在國外,複合鈦基脂還被廣泛應用於鋼廠、發電廠、包裝工業、化工廠、汽車上。
總(zǒng)之,(1)複合(hé)鈦基脂在不同的(de)方麵應用(yòng)情況表明其為一種多效高性能的潤滑脂;(2)添加功能劑(jì)後可提高複合鈦基脂的性能,從而可(kě)擴大其應用的範圍;(3)複(fù)合鈦基脂與其他脂混合後,可提高某些特性而不影響(xiǎng)脂(zhī)的內在特性(xìng),這表明其良好的相容性;(4)我國優良(liáng)好的鈦礦資源,可大力發(fā)展鈦基潤滑脂。
高堿性磺酸鈣一直作為潤滑油的添加劑使用的。20世紀(jì)80年代有人成功(gōng)地將其轉化為潤滑脂(zhī)的稠(chóu)化劑。複合磺酸鈣基脂(zhī)的稠化體係主要由(yóu)兩部分組成,一部分是非牛頓體的(de)磺酸鈣,另一部分是複合鈣皂,它們在體係中既有(yǒu)物理混合,又有化學締合,是一(yī)個較複雜的化合(hé)物體係。非(fēi)牛頓體係磺酸鈣(gài)是由牛頓體高堿性(xìng)磺酸鈣轉化而來。牛頓體高堿性磺酸鈣主要由磺酸鈣正鹽和碳酸鈣堿式鹽組成(chéng)。用這種稠化劑製成得潤滑(huá)脂,具有良好的高低溫(wēn)性能、剪(jiǎn)切安定性、極壓抗磨性能以及抗(kàng)水性能等。有人預測其將在鋼(gāng)鐵、造紙、機械加工、礦山和汽車行業上獲得應用。
綜上所述,當今(jīn)世界(jiè)潤滑脂品種(zhǒng)發展的趨勢是多(duō)效(xiào)鋰基脂(zhī)占主導地位(wèi)並得到繼續發展,低檔的鈣、鈉基脂(zhī)逐年下降,高滴點、多效能的潤滑脂發展很快,複合鋰基脂和聚脲潤滑脂是發展高滴點潤滑脂(zhī)品種的主要方向。
1.3我國潤滑脂現狀及(jí)差距
我國(guó)是潤滑脂生產大(dà)國,潤滑脂工業從20世紀80年代以來有(yǒu)了長足的發展。近年來(lái)產量基本穩定在65000~70000噸的範圍(wéi),其中80%的(de)潤滑脂用於軸承潤滑,品種結(jié)構向著世界先(xiān)進水平方向發展。2000年鋰基類潤滑脂所占比(bǐ)例為(wéi)65.50%,達(dá)到先進水平。但在生產規模(mó)、高(gāo)滴點品種發展(zhǎn)方向與國外尚有較大差距。適當擴大生產規模,保持鋰基(jī)脂占(zhàn)主導地位的發展態勢,努(nǔ)力開發高滴點、多效能潤滑脂種類,重視環(huán)保產品,乃(nǎi)為新世紀我國潤滑脂品種發展的努力方向。
2 軸承用潤滑脂簡介
2.1軸承潤滑的作用
潤滑對滾動軸承的疲勞壽命和磨擦、磨損、溫升、振(zhèn)動等有重要影響。沒有正常的潤滑,軸承(chéng)就不能工作。分析軸承損壞的原因時,40%左右的軸承損壞都與潤滑不良有關。因此,軸(zhóu)承的良好潤滑是減小軸承磨擦(cā)和磨損的有效措施。除此之外,軸承(chéng)的潤滑還對散熱、防鏽、密封、緩和衝擊等起作用,軸(zhóu)承潤(rùn)滑的作用可(kě)以簡要地(dì)說明如(rú)下:
(1) 在相互接觸的兩滾動表(biǎo)麵或滑動表麵之間形(xíng)成一層油膜,把兩表麵隔開,減少(shǎo)接觸麵(miàn)的磨擦和。
(2) 采用油(yóu)潤滑時,特別是采用循環油潤滑、油霧潤滑和噴油潤滑(huá)時,潤滑油能帶走軸承內部的大部分磨擦(cā)熱(rè)起到有效的散熱作用。
(3) 采用脂潤滑時,可以防止外部的灰塵等汙(wū)物進入(rù)軸承(chéng),起到密封作用。潤滑脂是由基礎油(yóu)、增稠劑(jì)及(jí)添加劑組成的潤滑(huá)劑。在選擇潤滑脂時,應選擇非常適合於軸承使(shǐ)用條件的潤滑(huá)脂。即使是同種潤滑脂,由於商標不(bú)同,在性能上也將會有很大的(de)差別。軸承常用(yòng)的潤滑脂有鈣基潤滑脂、鈉基潤滑脂、鈣鈉基潤滑脂、鋰基潤滑脂、鋁基潤滑脂和二硫化鉬潤滑脂等。軸承充填潤滑脂的數量,以充滿軸承內部空間(jiān)的1/2~1/3為宜。高速時應減少至1/3。過多的潤滑脂將使溫升增高(gāo)。
2.2 潤(rùn)滑脂的選擇
一(yī)般來(lái)說,軸承溫度每升高10~15℃,潤滑脂的(de)壽命將減少一半(bàn),按照工作溫度選擇潤滑(huá)脂時,主要指標應是滴點、氧(yǎng)化安定性和低溫性能,滴點一般可用(yòng)來評(píng)價高溫性能,軸承實際工作溫度應低於滴點10~20℃。合成潤滑脂的使用溫度應低(dī)於滴點20~30℃。對於160~200℃左右的溫度要求,一般應選用以複合皂、聚脲、膨潤土為稠化劑,酯類油、合成烴、矽油作基礎油的潤滑脂(zhī)。溫度要求在250℃,應(yīng)選用以脲類有機物、氟化物為稠化劑,以苯基矽油(yóu)、全氟聚醚為基礎油(yóu)的(de)潤滑脂。根據軸承載荷選擇潤滑脂時,對重載荷應選錐入度小的潤滑脂。在高壓下工作時除錐入度小外,還要有較高的油膜強(qiáng)度(dù)和極壓性能。根據環境(jìng)條件選擇潤滑脂(zhī)時,鈣基(jī)潤滑脂不易溶於水,適於(yú)潮(cháo)濕和(hé)水分較多的工作環境(jìng)。鈉基潤滑脂易溶於水,適於幹燥和水(shuǐ)分較少的環境。