關(guān)于滾動(dòng)軸承潤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)的過程中潤滑油對它的影響,正確地潤滑對滾動(dòng)軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要。本文闡述了滾動(dòng)軸承的潤滑形式及分類,以及如何選擇滾動(dòng)軸承潤滑方式,詳細(xì)對各類潤滑所具有的特點(diǎn)及使用場合做了研究及討論,Z后使讀者會(huì)正確選擇,使用潤滑油。
關(guān)鍵詞:軸承;脂潤滑;油潤滑;潤滑方式;潤滑選擇;潤滑
關(guān)鍵詞:軸承;脂潤滑;油潤滑;潤滑方式;潤滑選擇;潤滑
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)揮出來要取決于軸承的潤滑是否適當(dāng),可以說,潤滑是保證軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件,它對于提高軸承的承載能力和使用壽命起著重要作用。不論采用何種潤滑形式,潤滑在滾動(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,長時(shí)間地正常運(yùn)轉(zhuǎn),延長疲勞壽命。
(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,正確地潤滑對滾動(dòng)軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要。滾動(dòng)軸承的潤滑設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括:合理的潤滑方法的確定,潤滑劑的正確選用,潤滑劑用量的定量汁算及換油周期的確定。滾動(dòng)軸承潤滑一般可以根據(jù)使用的潤滑劑種類分為油潤滑、脂潤滑和和固體潤滑三大類。其中油潤滑具有比其他潤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),由于油潤滑還具有設(shè)備保養(yǎng)和潤滑劑更換方便、系統(tǒng)中摩擦副如齒輪等可以同時(shí)潤滑的優(yōu)點(diǎn),所以迄今為止,軸承使用油潤滑Z為普遍。脂潤滑具有密封裝置簡易、維修費(fèi)用低以及潤滑脂成本較低等優(yōu)點(diǎn),在低速、中速、中溫運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承中使用很普遍。特別是近年來抗磨添加劑的問世,提高了脂的潤滑性能,使脂潤滑得到了更廣泛的應(yīng)用。如果使用油潤滑和脂潤滑達(dá)不到軸承所要求的潤滑條件,或無法滿足特定的工作條件時(shí),則可以使用固體潤滑劑,或設(shè)法提高軸承自身的潤滑性能。下面就滾動(dòng)軸承的三種潤滑方式及各自潤滑所具有的特點(diǎn)、應(yīng)用場合進(jìn)行詳細(xì)論述:
一、油潤滑
當(dāng)滾動(dòng)軸承在高溫、高速條件下工作時(shí),須采用機(jī)油潤滑。常用的潤滑油有機(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)油潤滑時(shí),粘度是潤滑油的重要特性,粘度的大小直接影響潤滑油的流動(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滑。一般來說,軸承的轉(zhuǎn)速高時(shí)選用低粘度的潤滑油;軸承承受的負(fù)荷重時(shí)則應(yīng)使用較高粘度的潤滑油。根據(jù)油潤滑時(shí)所選用潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同,可把油潤滑分為以下幾類:
一)油浴潤滑
油浴潤滑是Z普通的潤滑方法,適于低、中速軸承的潤滑。潤滑油由旋轉(zhuǎn)的軸承零件帶起并對軸承實(shí)施潤滑后再流回油箱中。采用此方法潤滑時(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,過多的油量將導(dǎo)致過大溫升的攪動(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)滴油潤滑
滴油潤滑適于需要定量供應(yīng)潤滑油得軸承部件,滴油量一般每3-8秒一滴為宜,過多的油量將引起軸承溫度增高。滴油潤滑是利用潤滑油的自重,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、鏈條等部位的潤滑。
三)循環(huán)油潤滑
三)循環(huán)油潤滑
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)油潤滑可有效防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生。潤滑油通過油泵送到軸承部件,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。通過軸承后的潤滑油經(jīng)過濾、冷卻后可循環(huán)使用。由于潤滑油在循環(huán)過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,以使沒有剩余的油留在軸承座中。
四)噴油潤滑
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)而使軸承周圍形成空氣渦流。為確保有足夠量的潤滑油供給高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承,必須從軸承一端用高壓噴射的方法將潤滑油噴至軸承內(nèi)并對軸承實(shí)施潤滑,潤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)噴霧潤滑
用干燥的壓縮空氣經(jīng)噴霧器與潤滑油混合形成油霧,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,高溫軸承部件的潤滑。
六)噴射潤滑
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)速度使周圍空氣形成氣流,用一般潤滑方法很難將潤滑油送到軸承中,這時(shí)必須用高壓噴射的方法將潤滑油噴至軸承中,噴嘴的位置應(yīng)放在內(nèi)圈和保持架中心之間。以上幾種潤滑方式是軸承的油潤滑,為了保證對軸承的潤滑始終維持在良好狀態(tài)下,采用油潤滑時(shí)應(yīng)定期更換潤滑油,更換周期視潤滑方式的不同而異。油浴潤滑時(shí)只要運(yùn)行溫度不超過50℃,并且沒有污染現(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)油潤滑時(shí),應(yīng)視機(jī)油的循環(huán)快慢及機(jī)油是否經(jīng)過冷卻而定,其換油周期只能通過試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)對機(jī)油定期檢查,視油是否有污染和氧化現(xiàn)象而定。采用此方法潤滑時(shí),設(shè)備保養(yǎng)和更換潤滑劑方便但潤滑裝置復(fù)雜,密封困難,且機(jī)油屬一次性使用,不存在更換問題。
二、脂潤滑
脂潤滑不需要特殊的供油系統(tǒng),具有密封裝置簡易、維修費(fèi)用低以及潤滑脂成本較低等優(yōu)點(diǎn),在低速、中速、中溫運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承中使用很普遍。特別是近年來抗磨添加劑的問世及不斷發(fā)展,提高了脂的潤滑性能,使脂潤滑得到了更廣泛的應(yīng)用。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(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)臐櫥N類以滿足其使用要求。一般情況下,軸承在出廠時(shí)已內(nèi)裝有某種基類潤滑脂,如用戶對潤滑脂的要求有變化,可與具體的生產(chǎn)廠家直接聯(lián)系進(jìn)行針對性的生產(chǎn)。
在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行潤滑脂的選擇時(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
由于潤滑脂的粘度與溫度關(guān)系甚密,一般潤滑脂的粘度對球軸承不應(yīng)低于13mm2/s,對滾子軸承不應(yīng)低于20mm2/s。在具體選擇潤滑脂時(shí),應(yīng)重點(diǎn)考慮潤滑脂的滴點(diǎn)、針入度和低溫性能。一般軸承的工作溫度須低于潤滑脂滴點(diǎn)10~20℃。當(dāng)選用合成潤滑脂時(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滑油稠化的潤滑脂。
2)工作溫度在70℃以內(nèi)的低轉(zhuǎn)速主軸中,多采用鈉基潤滑脂;中速時(shí)選用鋁基脂;高速時(shí)選用鋰基潤滑脂或特種潤滑脂。
3)工作溫度在15℃以內(nèi)時(shí),可選用高粘度礦物油稠化的潤滑脂,也可采用硅油稠化的鋰基潤滑脂。
二)按軸承負(fù)荷選擇
軸承的負(fù)荷越大,潤滑脂的粘度亦應(yīng)越高,即選用針入度小的潤滑脂類型,以保證在負(fù)荷作用下在接觸面間有效地形成潤滑油膜。隨著軸承負(fù)荷的遞減,選用潤滑脂的粘度也應(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。
由于軸承使用場合的特殊需要,還應(yīng)按不同潤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,軸承潤滑脂的選擇,應(yīng)該滿足由工作的具體生產(chǎn)條件來決定潤滑脂類型的原則。
三、固體潤滑
如果使用油潤滑和脂潤滑達(dá)不到軸承所要求的潤滑條件,或無法滿足特定的工作條件時(shí),則可以使用固體潤滑劑,或設(shè)法提高軸承自身的潤滑性能。在滿足使用條件下,將少量固體潤滑劑加入潤滑脂中,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,把固體潤滑劑加入工程塑料或粉末冶金材料中,可制成具有自潤滑性能的軸承零件,如用粘結(jié)劑將固體潤滑劑粘結(jié)在滾道、保持架和滾動(dòng)體上,形成潤滑薄膜,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(gè)綜合性的判斷過程,要做出對軸承的合理潤滑,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,利用潤滑來防止機(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)者們共同思考的問題。
參考文獻(xiàn):
[1]劉澤久.滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(J).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.1
[2]王紅軍.滾動(dòng)軸承測試技術(shù)(M).北京:機(jī)械工業(yè)出版社2008.4
[3]方希錚.滾動(dòng)軸承選用指南(M).廣西:廣西科學(xué)技術(shù)出版社1997.1

