馬可1，王濱1，趙誌強2
（哈爾濱軸承集團公司（sī）技術中心，黑龍江哈爾濱 150036；2.中航工業哈爾濱（bīn）軸承有限（xiàn）公（gōng）司車工工部，黑龍江哈爾濱 150025）
摘 要：通（tōng）過對潤滑機理、軸承（chéng）工作環境對潤滑劑的影響、潤滑對軸承性能的影（yǐng）響等方麵的論述，探討了潤滑與軸承壽命的關係，對提高軸承工作質量有（yǒu）一（yī）定的借鑒作用（yòng）。
關鍵詞：潤滑劑成分；潤（rùn）滑機理；軸（zhóu）承工作環境；軸承質量
1 前言
隨著軸承製造技（jì）術的進步和用戶的需求水平的提升，潤滑對軸承的重要性和質量指標占有率的比例大大（dà）提高，貫穿於軸承設計、製造、應用的流程中，特別是密封軸承，潤滑脂已（yǐ）經成為了軸承的重要組成部分。潤滑劑使用得是（shì）否科學合理，將成為決定（dìng）軸承壽命的關鍵（jiàn）因素之一，在設計、選擇潤滑油脂時，通常從（cóng）以下幾方麵來（lái）考慮（lǜ）。
2 潤滑對軸（zhóu）承壽命的影響
2.1潤滑劑參數對軸承的影（yǐng）響
潤（rùn）滑過程的重要參數（shù）是潤滑膜的厚度，而潤滑劑粘（zhān）度是（shì）影響潤滑膜厚度的重要因素，通常對潤滑膜厚度的要求是能夠超過兩個摩（mó）擦體（tǐ）表麵粗糙（cāo）度凸起的峰值，從而實現摩擦副的隔開，通常認為潤（rùn）滑膜厚度應是表麵（miàn）粗糙度值的四倍以（yǐ）上。潤滑（huá）劑粘度確定的（de）常用（yòng）方法一是用理（lǐ）論計算，二是膜厚模擬測量，三是經（jīng）驗檢查。無論哪種方（fāng）法，大（dà）多數軸（zhóu）承的潤滑都利用與潤滑膜厚度相關的粘度指標。如果不（bú）能降（jiàng）低軸（zhóu）承工作表麵粗糙度從而無法減小潤（rùn）滑膜厚度，其結果（guǒ）是造成潤滑油脂的粘度大（dà）大超過實際要求數值。粘度增大可以保證（zhèng）潤（rùn）滑膜的厚度，但潤滑油（yóu）脂的剪切強度也會（huì）加大，引起潤滑油脂內摩擦加劇，更多消耗機器的能量。在大批量低精度的軸承潤滑問題上，由於這些缺（quē）陷不很突出，所以（yǐ）往往在日常工作中沒有（yǒu）引（yǐn）起足夠（gòu）重視。
2.2潤滑對軸承振動與噪聲的影響
設備的更新和換代，使軸承的製造精度得到了（le）大幅提升。振動和噪聲是衡量軸承質（zhì）量的主（zhǔ）要指標，軸承摩擦副間（jiān）潤滑油膜保持得（dé）好，可（kě）以有效地保持振動（dòng）與噪聲處於較（jiào）低狀態。振動和噪（zào）聲往往是軸承裝配合套後所測量的數值，對軸承使用中低振動、低噪聲能夠保持時間的長（zhǎng）短沒（méi）有引起重視。在軸（zhóu）承達到使用壽命之前，軸承的振動噪（zào）聲會在（zài）軸承運轉過（guò）程中存在波動，而且其波動是隨著潤滑劑工作（zuò）條件（jiàn）的變化（huà）而改變的，在軸承運轉工況沒（méi）有達到潤滑劑發揮潤（rùn）滑（huá）效果所需條件時，軸承振動噪聲會相（xiàng）應的不好。隨著軸承運轉工況如（rú）溫升的改變，潤滑劑的性能得到充分發揮時，軸（zhóu）承的振動噪聲會明顯（xiǎn）下降，但隨著軸承運（yùn）轉時間不斷延長，潤滑劑的潤滑功能會逐漸（jiàn）喪（sàng）失，軸承的振動噪聲會隨之上升。一般來說，軸承的初始振動（dòng）噪聲與軸承製造精度關係較大，在（zài）軸承運轉一段（duàn）時（shí）間（jiān）後，其潤（rùn）滑性能的好壞對振動（dòng）噪聲影響的效果更加突出。潤滑劑的黏附性（xìng）、粘溫性、溫度性能、抗磨損性等因素都影響著低振動噪聲壽（shòu）命保持時間的長短，由此可以看出軸承在工作狀態下的振動噪（zào）聲（shēng）大小（xiǎo），不僅僅決定於軸承製造精（jīng）度，很大程度上受軸承潤滑油脂性能的影響。作為軸承製造企業，應對軸承潤滑油脂的（de）成（chéng）分、性能、潤（rùn）滑方式、軸承使（shǐ）用工況對潤滑劑的影響程度等因素全麵考慮，才（cái）能有效保證軸承振動（dòng）噪聲能夠持（chí）續保持較好水平。
2.3潤滑對軸承摩擦與磨損的影響
機械設備中旋轉部位之所（suǒ）以廣泛采用（yòng）滾動軸承，其主要（yào）目的就是降低旋（xuán）轉部位的摩擦。隨著新型設備的層出不窮，要求更加有效地降低摩擦（cā）的場合越來越多，如要求低能耗的家用電器軸承、采用電池為能源的動力（lì）傳動軸承、充電便攜式電動工具（jù）用軸承等。而降低軸承運轉摩擦的有效手段（duàn）除了軸承套圈和滾動體材料（liào）、尺（chǐ）寸、結（jié）構在設計上的考慮外，潤（rùn）滑劑的性能起（qǐ）著（zhe）主（zhǔ）導作用，一般潤滑（huá）油脂的摩擦係數大約0.02，鋰基潤滑油脂的摩擦係（xì）數可低至0.007；同時，降（jiàng）低潤（rùn）滑（huá）油脂本身的內摩擦，也是減小摩擦的有效手段，而潤滑油脂粘度是影響內摩擦的主要因素。通常在摩擦達（dá）到持續高強度狀態時，軸承工作表麵就會出現磨損現象（xiàng），隨著磨損的持續擴展，Z終導致軸承工作表麵失去疲勞強度，造成報（bào）廢。
雖然摩擦是（shì）造（zào）成（chéng）磨損的因素，但造成軸（zhóu）承磨損的原因絕非僅僅是摩（mó）擦，在軸承工作狀態下，潤滑油在摩（mó）擦（cā）副表麵形（xíng）成一層多層定（dìng）向排列的分子柵（shān）即邊界膜（mó），邊界膜分子間的內聚力具有一定的（de）承載能力，決定潤滑狀態的重要因（yīn）素在於邊界膜抵抗破裂的能力——邊界膜強度。與潤滑相關的有下列（liè）磨損形（xíng）式：因（yīn）潤滑油膜與邊界膜的強度不夠，容易造成粘著磨（mó）損（sǔn）和表麵疲勞磨損（sǔn）；因潤滑油膜厚度（dù）較（jiào）小（xiǎo）而使摩擦副出現剛性接觸、潤滑劑內含有大尺寸磨（mó）粒等雜質並且潤滑劑排斥磨粒能力較低等因素容易造成磨粒磨損；潤滑油脂本身是化學物質，可能對金屬產生腐蝕（shí），造成（chéng）磨蝕磨損等。綜上所述，為了減少（shǎo）或避免與潤滑相關的軸承磨（mó）損的發生，在設計選擇潤滑劑時，應對以上幾種磨損情況進行綜合分析，如（rú）潤滑油脂所含化學成分對所應用（yòng）金屬的腐蝕情況等，但用於軸承製造的金屬成分比較單一，常用的潤滑油脂對其腐蝕的機會也不多。
3 軸承工作參數對（duì）潤滑的影響
3.1溫度對潤（rùn）滑的影（yǐng）響
采用潤滑油潤滑是絕大多數軸（zhóu）承的潤滑方式，潤滑油的特性決定其適用的溫度範圍，無論（lùn）是脂潤滑（huá）還是油潤滑其潤滑性能都受溫度變化（huà）的影響，主要表現為：當溫度較高時，潤（rùn）滑油（yóu）脂（zhī）會加速化學（xué）變質而失（shī）去潤滑能力，潤滑油脂粘度變低而不足（zú）以（yǐ）形成足夠的油膜厚度，產生漏脂和振動噪聲增大。如果軸承溫度（dù）上升到潤滑油脂（zhī）的滴（dī）點，潤滑脂就會變軟，失去油脂的半固體性質而液化流失（shī），喪失（shī）了對軸承的潤滑（huá）作用。應從溫度變化角度考慮軸承潤滑油脂的選擇，如鋰基（jī）脂Z高使用溫度在100～110℃，複合鋰（lǐ）基脂可達130～140℃。過度劇烈的溫升會給軸承運轉帶來許多破壞性結果，比如潤滑失效、漏脂、較低振動噪（zào）聲（shēng）的保持能力降低、對軸承零配件材料（liào）造（zào）成（chéng）影響。相反，當（dāng）軸承工作（zuò）溫度過低（dī）時，對潤（rùn）滑油脂潤滑功能也會產生影響，其表現為油脂的粘度和稠度（稠度是指油脂的軟硬程（chéng）度）增加，增大了軸承運轉阻力，增大帶動軸承運轉的能量消耗，同時（shí）由於潤滑油（yóu）脂粘度和稠（chóu）度增加，使潤（rùn）滑點進油不及時（shí），對油膜修補不及時，降低（dī）了有效潤滑膜厚度，形成軸承（chéng）工作表麵貧油狀態。不同潤滑油粘度與溫度（dù）相關（guān）變化曲線見圖1。
軸承溫升的主要原因，一是軸承零部件工作表麵摩擦副之間（jiān）的摩擦產生（shēng）熱（rè）量，通過潤滑（huá）油脂降（jiàng）低摩擦副（fù）間的摩擦係數可以有效減少（shǎo）溫升；二是在軸承運轉過（guò）程中潤滑油脂（zhī）本身的內摩擦產生熱量，而（ér）降低潤滑油脂的粘度可以有效控製（zhì）這（zhè）部分溫升的產生。溫度升高潤滑油脂粘度（dù）降低有利於對摩擦副的冷卻潤滑，而隨著粘度降低又不利於防止摩擦副接觸油膜的形成，從某種（zhǒng）意（yì）義（yì）上說這兩個產生（shēng）溫升的原（yuán）因及控製方法有時是相互矛盾的，需要均衡考慮，要根據軸承使用的不同工況，合理地選擇不（bú）同成分的潤（rùn）滑油脂，可以有效地擴展潤滑（huá）油脂的應用（yòng）範圍（wéi），提（tí）高潤滑油脂的（de）潤滑（huá）效果。我們通常隻是（shì）關注正常工作環境溫度下的成品軸承潤（rùn）滑油脂的潤滑效果，由於軸承工作（zuò）過程中（zhōng）存（cún）在溫升的現象，會使潤滑脂的狀態發生改變，因此，在確定軸承潤滑油（yóu）脂種類時（shí）除（chú）要考慮軸承正常工（gōng）作溫度外，對（duì）軸承自身工作溫升所產生的影響（xiǎng）也不能忽略。
3.2轉速對潤滑的影響
潤滑劑對軸（zhóu）承潤滑質量的好壞（huài），與（yǔ）軸承工作轉速密切相關，軸承在（zài）工作（zuò）初期啟動或（huò）速度較低時，潤滑劑不能形成（chéng）流體動力潤滑膜，此時（shí）摩（mó）擦副是依靠靜態（tài）油膜潤滑（huá）的，所以，轉（zhuǎn）速較（jiào）低（dī）的軸承所用（yòng）潤滑劑應采用添加（jiā）油性劑或摩擦改進劑、極（jí）壓劑（jì）等填料的（de）油脂（zhī），常用的鋰基脂、皂基脂本身就是油性劑，對金屬（shǔ）有很好的（de）吸附功能，容易在非動力狀態形成靜（jìng）態油膜。
當軸承處於高速運（yùn）轉狀態時，潤（rùn）滑脂受離心力作（zuò）用，從摩擦副位置甩離，造成（chéng）工作表麵缺油。高速旋轉形成的剪切力降（jiàng）低了油脂的粘度和稠度，同時，工作表麵（miàn）的高速摩（mó）擦，會提高潤滑（huá）部位的溫度。因此，在確定高速運轉工（gōng）況（kuàng）下的軸承（chéng）潤滑油脂時，要從設計選型上考慮交變載荷增加而（ér）造成的接觸疲勞幾率增加、油脂在摩擦（cā）部位的黏附、溫升（shēng）大時對工作麵的及時供油能（néng）力、提高油脂抗剪切能力、降低溫升或耐（nài）高溫能力等多種因素。而在降低溫升功（gōng）能方麵，油和油霧潤滑通過及時對高（gāo）速運轉摩擦副的重新供油、流動冷卻摩擦表麵等功能，潤滑效果要好於油脂潤滑。
3.3載荷（hé）對潤滑的影響
物體之間摩擦大小是由接觸表麵壓（yā）力和接觸表麵材料摩擦係數決（jué）定的（de）。軸（zhóu）承套圈及滾動體材料一般（bān）都是（shì）采用GCr15鋼，可以認為摩擦係數基（jī）本都是不變的，因此影響摩擦大小的主要原因是（shì）軸承所承受的載荷，載荷大時，容易使摩擦副表麵潤滑膜破（pò）裂（liè），形成（chéng）軸承工作表麵粘著磨損，嚴重的可以造成摩擦副咬（yǎo）合膩死。通常，在（zài）潤滑油脂中使用如二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯等固（gù）體潤滑添加劑，以提高（gāo）摩擦表麵的潤滑能力，但使用固體潤滑添加劑會使軸承運轉的噪聲值有所增加，限製了其應用推廣（guǎng）。此外，軸承在實（shí）際運轉過程中，摩擦副的實際接觸表麵（miàn）積（jī）遠小於外觀所看（kàn）到的工作麵積（jī），因此，即使（shǐ）是軸承承受的載荷不很大，也會在摩擦副表麵形成較大的接觸壓力，造成摩擦副粘著（zhe）磨損，所以盡管有些軸承不是工作在較高載荷的工況下，也應（yīng）該使用含有（yǒu）極壓（yā）劑的（de）潤滑油脂。雖然采用這種（zhǒng）潤滑油脂會增（zēng）加一些成（chéng）本（běn），但對於有些特殊工況的（de）場合，從提（tí）高軸承的使（shǐ）用壽命（mìng）和可靠性來（lái）說，性價比還是比較好的。
3.4環境相容性對潤滑的影響
通常，潤滑油脂對橡膠的作用往（wǎng）往（wǎng）不被軸承製造業所重視，這主要是通常所（suǒ）用的（de）軸（zhóu）承橡膠密封圈的材料成分，沒有使潤（rùn）滑油（yóu）脂對其形成破壞而影響到軸承的使用性能。但在設計選擇潤滑油脂和密（mì）封圈橡膠（jiāo）成分（fèn）時應該充分考慮它們之間化學反應的（de）可能性。另（lìng）外，由於空氣中存在著水氣，對鋼製（zhì）軸承零件存在著腐（fǔ）蝕的可能性，防止鏽蝕是潤滑油脂的基本要求，目前的潤滑油脂從技術上都能夠保（bǎo）證（zhèng）使用環境的防鏽蝕（shí）要（yào）求（qiú）。而（ér）防腐蝕的弱點是抵禦化學物質的侵襲，這是源於在選擇潤滑油脂時，不能（néng）準確（què）地了解潤滑（huá）部位所具有的化學物（wù）質的成分（fèn），而造成了潤滑油（yóu）脂中的某些化學成（chéng）分（fèn）與接觸（chù）到的化學物質起反應使防鏽蝕能力下降甚至失效（xiào）。但（dàn）在了解了潤滑部位的化（huà）學物質（zhì）成分後，針對其化（huà）學腐蝕的原理，是能夠設計、選擇出抵禦化（huà）學腐蝕的潤滑（huá）劑的（de）。
4 結（jié）束語
在軸承的設計與應用中，潤滑劑與（yǔ）軸承的性（xìng）能是密切關聯的，轉速、載荷影（yǐng）響潤滑劑的作用，而（ér）潤滑劑的作用又影響噪聲、磨損、腐蝕等重要指標。因此，軸（zhóu）承製造企業應對潤（rùn）滑劑（jì）的選擇（zé）引起足（zú）夠的重視。保證軸承成品質量不僅僅是套圈（quān）、滾動體、保持架這傳統的三（sān）大件的精度問題，潤滑劑在軸承運轉過程的作用機理是不容忽視的，而且對於軸承壽命有著舉（jǔ）足（zú）輕重的影響。
來源：《哈爾濱軸承（chéng）》2015年9月
