滾動軸承的潤滑方式(shì)

2009-10-30

  作者:董建民,黃紅梅
  摘  要:本文首先對滾動軸承的潤滑形(xíng)式(shì)進行(háng)分類,對滾動軸承的潤滑方式及(jí)潤滑方式(shì)的選擇(zé)進行了闡述,詳細對各類潤滑所具有的特點及使用場合做了(le)研究及論述,Z終使讀者對軸承潤滑的(de)方式會進行(háng)針對性地選擇、使用(yòng)。
  關鍵詞:軸承;脂潤滑;油潤(rùn)滑;潤滑方式;潤滑選擇;潤滑
  滾動軸承是機械傳動中應用非常廣泛的一類機械元件,它一般由滾動(dòng)體(tǐ)、內圈、外圈和保持(chí)架四大件組成。當軸承工作時,往往(wǎng)是內圈(外圈)轉動(dòng)而另外一個套圈保持固定,滾動體(tǐ)沿著滾道既作自轉又作公轉運(yùn)動,保持架隨著(zhe)滾動體的公轉而作圓周運動,其運動狀況主要(yào)是滾動兼滑動摩擦。由於摩擦(cā)會引起局部的熱變形,加速零件表麵的磨損而造成運轉誤差增大(dà)以至使主軸報(bào)廢。
  為保證軸承安全可靠運轉,在軸承工作時為盡量減少摩(mó)擦和磨損,避免軸承表麵形成點蝕而造成失(shī)效,就要求對軸承必須進行潤滑。正常的潤滑對滾動(dòng)軸承的疲勞(láo)壽命和摩擦(cā)、磨損、溫度、振動等有顯著地改善(shàn)作用。分析軸(zhóu)承損壞的(de)原因(yīn)表明,40%左右的軸承損壞都(dōu)與潤(rùn)滑不良有關。滾動軸承的(de)潤滑設計的(de)內容主要包括:合理的潤滑方法的確(què)定,潤滑劑的(de)正確(què)選(xuǎn)用,潤(rùn)滑劑用量的(de)定量計算及換油周期的(de)確定。滾動(dòng)軸(zhóu)承潤滑一般可以根(gēn)據使用的潤滑劑種類(lèi)分為油潤滑、脂潤滑和和固體潤滑三大類。下麵就滾動軸(zhóu)承的三種潤(rùn)滑方式及各自潤(rùn)滑所具(jù)有的特點、應用場合進行詳細論述:
  一、油潤滑
  當滾動軸承在高溫、高速(sù)條件下(xià)工作時,須采用機油潤滑。常用的潤滑油有機械油、高速(sù)機械油、汽輪機油(yóu)、壓縮機油、變壓(yā)器油和汽缸油等。當采用機油潤滑時(shí),潤滑油的粘(zhān)度大小是形成潤滑油膜好壞的前提,為使滾道(dào)與滾動體接觸表麵間形成足(zú)夠厚度的潤滑油膜,機油粘度應保證在工作溫度下不喪失其Z低粘度。故在選擇(zé)潤滑時,其機油粘度應保證在運行溫度下能為軸承提供足夠的潤滑。一般來說,軸承的轉速高時選用低粘度的潤滑油(yóu);軸承承受的負荷重時(shí)則應使用較高粘度的潤滑油。根據油潤滑時所(suǒ)選用潤滑係統結構的不同,可把油潤滑分為以下幾類:
  一)油浴潤滑 
  油浴潤滑是使用(yòng)極為普遍(biàn)且十分簡便的潤滑方式之一,適用於(yú)低、中速運轉的軸承。潤滑油由旋轉的軸承零件帶起並對軸承實施潤滑後再流回油箱中。采用此方法潤滑時要注意油量的控製(zhì),油麵(miàn)高度應稍低於(yú)Z下方軸承滾動體的中(zhōng)心線,過多的油量將導致過大溫升的攪動,油量(liàng)不足又會造成軸承早(zǎo)期失效,建議用油(yóu)位指示器檢驗(保持(chí))適當的油位。
  二)滴油潤滑 
  滴油潤滑是(shì)利用(yòng)潤滑油(yóu)的自重,一滴一滴地滴到摩擦副上。在其供油(yóu)部位配(pèi)油針閥式的注油杯。這種潤滑方(fāng)法多用於數量不多而又容易靠近的摩擦副上,如機床導軌、軸承、齒輪、鏈條等部(bù)位(wèi)的潤滑(huá)。當軸承部件(jiàn)需定量供應潤滑油時則可采用滴油潤滑,滴(dī)油量一般以每3~8秒一滴為宜,因為過多的油量會(huì)引起(qǐ)軸承溫(wēn)升增(zēng)加。
  三(sān))循環油潤(rùn)滑
  當(dāng)軸承運轉速度較高(gāo)時軸承(chéng)溫升也會相應增加,因而產生機油的老化。采用循環油(yóu)潤滑可有效防止上述現象的(de)產生。潤滑油通過油泵送到軸承部件,在位於軸承的一端裝一(yī)個進油口,並在軸承的另(lìng)一端裝一個出油口。通過軸承後(hòu)的潤(rùn)滑(huá)油經過濾、冷卻後可循環使用。由於潤滑油在循環過(guò)程中可帶走(zǒu)一定的熱量,從而能保證軸承始終維持在較低(dī)溫度下工作,故此方法(fǎ)適用(yòng)於轉速較高的軸承部件。但要注(zhù)意(yì)出油口應比進油口(kǒu)大,以使沒有剩餘的油留在軸承座中。
  四)噴油潤滑(huá)
  當軸承在低--中載(zǎi)荷高速運轉時,滾動體和保持架也以相當高的轉速(sù)旋轉而使軸承周圍(wéi)形成(chéng)空氣渦流。為確保有足夠量的(de)潤滑油供給高速運轉的軸承,必須從軸承一端用高壓(yā)噴射的方法將潤滑油噴至軸(zhóu)承內並對軸承實施潤滑,潤滑後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行潤(rùn)滑軸承,應注意使高壓噴嘴的(de)位置位於內圈和保持架中(zhōng)心之間,潤滑油的(de)噴射(shè)速度應不低於15m/s且油直接注(zhù)入軸承。
  五)油氣潤滑
  當軸承處於高速、高溫和重載荷下工作(zuò)時,用壓縮空氣及少量的潤滑油混合形成油霧噴射到各運轉的軸承中。采用該方法與其(qí)他潤滑方式相比可(kě)使其運行溫度Z低,故允許軸承的轉(zhuǎn)速可達Z高(gāo)。高壓氣流既可用來冷卻軸承,還可有(yǒu)效地防止雜質侵(qīn)入。
  以上幾種潤滑方(fāng)式是軸承的油潤滑,為了保證對軸(zhóu)承的潤滑始終維持在良好狀態下,采用油潤滑時應定期更換潤滑油,更換周(zhōu)期視潤滑方式的不同而異。油浴潤(rùn)滑時隻要運行溫度(dù)不超過50℃,並(bìng)且沒有汙染(rǎn)現象發生,一般一年換一次即可。但隨著溫度的升高,更換周期相應縮短(duǎn),如運行溫度達100℃時(shí),必須每三個月換一次(cì)油(yóu)。采用(yòng)循環油潤滑時,應視機油的循環(huán)快慢及機油是否經(jīng)過冷卻而(ér)定,其換油周期隻能通過試驗運轉對機油定期檢查,視油是否有汙染和氧化現象而定。采用此方法潤滑時,設備保養和更換潤(rùn)滑劑方便但潤滑裝置複雜,密(mì)封困難,且機油屬一次性使用,不存在更換問題。
  二、脂潤滑
  脂潤滑不(bú)需(xū)要特殊的供油係統,具有密封裝置簡易、維修費用(yòng)低以及潤滑脂(zhī)成本較低等優點(diǎn),在低速、中速、中(zhōng)溫運轉的軸承(chéng)中使用很普遍。特別是近年來抗磨添加劑的問(wèn)世及不斷發展,提高了脂的潤滑性能,使脂潤滑得到了更廣泛的(de)應用(yòng)。Z常用的潤滑脂有鈣基潤滑脂、鋰基潤滑脂、鋁基潤滑脂和二硫化鉬潤滑脂等。不同的潤滑脂在物理機械性能及適(shì)應(yīng)溫度等方麵存在較大(dà)的差異。應根據不同(tóng)的工況條件選擇適當的潤滑脂種類以滿足(zú)其(qí)使用要求。一般情況下,軸承(chéng)在出廠時已內裝有某種基類潤滑脂(zhī),如用戶對潤滑脂的要求有變(biàn)化,可與具體的生產廠家(jiā)直接(jiē)聯(lián)係進行針對性的生產。
  在實際生產中進行潤滑脂的選擇時(shí),主要應按工作溫(wēn)度、軸承負荷和轉速三個(gè)方麵(miàn)進行考慮。
  一)按工(gōng)作溫度選擇
  由於潤滑(huá)脂的粘度與溫度關係甚密,一般潤滑脂的粘度對球軸承不應低於13mm2/s,對滾子軸承不應低於20mm2/s。在具(jù)體選擇潤滑脂時(shí),應重點考慮潤滑脂的滴點、針入度和低(dī)溫性能。一般軸承的工作溫度須低於潤滑脂(zhī)滴點10~20℃。當選(xuǎn)用(yòng)合成潤滑脂時,其工作溫度應低於滴點溫(wēn)度20~30℃。具體溫(wēn)度下潤滑脂(zhī)的(de)選擇原則有以(yǐ)下(xià)三(sān)點:
  1)工(gōng)作溫度(dù)在50~70℃時,多采用雙脂或者矽油等合成(chéng)潤滑油稠化的潤滑脂。
  2)工作(zuò)溫度在70℃ 以(yǐ)內的低轉速主軸中,多采用(yòng)鈉基潤滑(huá)脂;中速時選用鋁基脂;高速(sù)時選用鋰基潤滑脂或特種潤滑脂。
  3)工作溫(wēn)度在15℃ 以內時,可選用高粘度礦物油稠化的潤滑脂,也可采(cǎi)用矽油稠化的鋰(lǐ)基潤滑脂。
  二(èr))按軸承負荷選擇
  軸承的負荷越大,潤滑脂的粘度亦應越高,即選用針入度小的潤滑脂(zhī)類(lèi)型,以保證在負荷作用下在接觸麵間有效地形成潤滑油(yóu)膜。隨著軸承負荷(hé)的遞減,選用潤(rùn)滑脂的粘度也應隨之降低。
  三(sān))按軸承工作轉速(sù)選用
  由於(yú)軸承的轉速(sù)越高,套圈、滾動(dòng)體和保持架運動中引起的摩擦發熱也大,故使(shǐ)不同軸承類型的dn值(d為滾(gǔn)動(dòng)軸承內(nèi)徑,單位mm;n為軸(zhóu)承轉速,單(dān)位r/min表示軸承的速度大小)限製在某一特定(dìng)範圍內,對深溝球軸承、調心球軸承和角接觸球軸承為(wéi)160000;圓(yuán)柱滾子軸承為120000;圓錐滾子軸承(chéng)為100000;調心滾(gǔn)子軸承為80000;推力球(qiú)軸承為40000。
  由於軸承使用場合的特殊需要,還應按不同潤(rùn)滑(huá)脂所具(jù)有的(de)其(qí)它性能進行選用(yòng),如在潮濕或水分較多的工(gōng)況條件下,鈣劑脂因不易溶於水應為(wéi)首(shǒu)選對象,鈉基脂易溶於(yú)水則應在(zài)幹燥和水分少的環境條件下使用(yòng)。因此,軸承潤滑脂的選擇,應該滿足由工作的具體生產(chǎn)條件來決(jué)定潤滑脂類型的(de)原則。
  三(sān)、固體潤滑
  如果使用(yòng)油潤滑和脂潤(rùn)滑達不到軸承所要求的潤滑條件,或(huò)無法滿足特定的工作條(tiáo)件時,則(zé)可以使用固體潤滑劑,或設法提(tí)高軸承自身的潤(rùn)滑性能(néng)。在滿足使用條件下,將少量固體潤滑劑(jì)加入潤滑脂(zhī)中,如加入3~5%的1號(hào)二硫化鉬可(kě)減少磨損,提高抗壓耐熱能力,對於高溫、高壓、高真空、耐腐蝕、抗輻射(shè),以及極低溫等特殊條件,把固體潤滑劑(jì)加入工程塑料或粉末冶金材料中,可製成(chéng)具(jù)有自潤滑性能的軸承零件,如(rú)用粘結劑將固體潤(rùn)滑劑粘結在滾道、保持架和滾(gǔn)動體上,形成潤(rùn)滑薄(báo)膜,對減少摩擦和磨損有一定效果。
  綜上所述,軸承潤滑方式的選擇應(yīng)是一個綜合(hé)性的判斷過程,要做出對軸承(chéng)的合理潤滑,必須從機(jī)械結(jié)構、軸承安裝的部位、軸承承受載荷的輕重以及具體生產(chǎn)環境等各種因素進行綜(zōng)合考慮。當然,隨著科學技(jì)術的不斷發展以及新型材料和製造工藝的(de)推陳出新(xīn),利用潤滑來防止機械零件的失效定是一(yī)個不斷發展與改良的課題,也應該是廣(guǎng)大科技工作者以及機械行業從(cóng)業者們共同(tóng)思(sī)考(kǎo)的問題。
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