軸承潤滑脂的性能及其評定指標

tags: 軸承潤滑脂    時間:2014-03-11 16:00:48
軸承潤滑脂的性能及其評定指標簡介
     軸承潤滑脂的使用範圍很廣,工作條件差異也……
軸承潤滑脂的性能及其評定指標正文
 
軸承潤滑脂的使用範圍很廣,工作條件差異也很大。不同的機械設備對潤滑脂性能要求很不相同。潤滑脂性能是潤滑脂組成及其製備工藝的綜合體現。軸承潤滑脂性能的評價,不但在生產上和研究工作上有決定性的意義,而且在使用部門對潤滑脂的選擇和檢驗上也是必不可少的。根據汽車及工程機械用脂部位的具體情況,對潤滑脂的基本要求是:適當的稠度,良好的高低溫性能,良好的極壓、抗磨性,良好的抗水、防腐、防鏽和安定性等。
l.稠度
在規定的剪力或剪速下,測定潤滑脂結構體系變形程度以表達體系的結構性,即為稠度的概念。它是一個與潤滑脂在所潤滑部位上的保持能力和密封性能,以及與潤滑脂的泵送和加註方式有關的重要性能指標。某些潤滑點之所以要使用潤滑脂,就是因為其有一定的稠度,從而使其具有一定的抵抗流失的能力。不同稠度的潤滑脂所適用的機械轉速、負荷和環境溫度等工作條件不同,因此,稠度是潤滑脂的一個重要指標。
軸承潤滑脂的稠度等級可用錐入度來表示。潤滑脂的錐入度是指在規定時間、溫度條件下,規定重量的標準錐體穿入潤滑脂試樣的深度,以(l/10)mm表示。潤滑脂的錐入度測定可按《潤滑脂錐入度測定法》(GB/T269—91)規定的方法進行。潤滑脂錐入度通常包括不工作、工作、延長工作、塊錐入度四種,不工作錐入度一般不象工作錐入度那樣能有效地代表使用中潤滑脂的稠度,通常檢驗潤滑脂時最好用工作錐入度。延長工作錐入度適用於工作超過60次所測定的錐入度。潤滑脂錐入度測定方法概要:在25℃條件下將錐體組合件從錐入計上釋放,使錐體沉入試樣5s的深度來分別測定潤滑脂的上述四種錐入度。
錐入度反映了潤滑脂在低剪切速率條件下變形與流動性能。錐入度值越高,脂越軟,即稠度越小,越易變形和流動;錐入度值越低,則脂越硬,即稠度越大,越不易變形和流動。由此可見,錐入度可有效地表示潤滑脂的稠度,是選用潤滑脂的重要依據。我國用錐入度範圍來劃分潤滑脂的稠度牌號。GB7631.1—87和國際上廣泛採用的美國潤滑脂協會(NLGI)的稠度編號相一致。
2.高溫性能
溫度對於軸承潤滑脂的流動性具有很大影響,溫度升高,潤滑脂變軟,使得潤滑脂附著性能降低而易於流失。另外,在較高溫度條件下還易使潤滑脂的蒸發損失增大,氧化變質與凝縮分油現象嚴重。潤滑脂失效的主要原因,大多是由於凝膠的萎縮和基礎油的蒸發損關所致,即潤滑脂關效過程的快慢與其使用溫度有關。高溫性能好的潤滑脂可以在較高的使用溫度下保持其附著性能,其變質失效過程也較緩慢。潤滑脂的高溫性能可用滴點、蒸發度和軸承漏失量等指標進行評定。
潤滑脂的滴點是指其在規定條件下達到一定流動性時的最低溫度,以℃表示。滴點沒有絕對的物理意義,它的數值因設備與加熱速率不同而異。潤滑脂的滴點主要取決於稠化劑的種類與含量,潤滑脂的滴點可大致反映其使用溫度的上限。顯然,潤滑脂達到滴點時其已喪失對金屬表面的粘附能力。一般地說,潤滑脂應在滴點以下20℃~30℃或更低的溫度條件下使用。
軸承潤滑脂的滴點可按GB/T4929—85《潤滑脂滴點測定法》進行測定。方法概要:將潤滑脂裝入滴點計的脂杯中,在規定的標準條件下,記錄潤滑脂在試驗過程中達到規定流動性時的溫度。該標準與ISO/DP2176等效。GB/T3498—83是潤滑脂寬溫度範圍滴點測定法。
軸承潤滑脂的蒸發度是指在規定條件下蒸發后,潤滑脂的損失量所佔的質量百分數。潤滑脂的蒸發度主要取決於所採用的基礎油的種類、餾分組成和分子量。高溫、寬溫度條件下使用的潤滑脂,其蒸發度的測定尤為重要,蒸發度可以定性地表示潤滑脂上限使用溫度。潤滑脂基礎油蒸發損失,就會使潤滑脂中的皂基稠化劑含量相對增大,導致脂的稠度發生變化,使用中會造成內摩擦增大,影響潤滑脂的使用壽命。因而,蒸發度指標可以從一定程度上表明潤滑脂的高溫使用性能。
SH/T0337—92是皿式法測定潤滑脂蒸發度的方法。GB/T7325—87是測定潤滑脂和潤滑油蒸發損失的方法,方法概要:
把放在蒸發器里的潤滑脂試樣,置於規定溫度的恆溫浴中,熱空氣通過試樣表面22h,根據試樣失重計算蒸發損失。
為了更好地評價車輛及工程機械所用潤滑脂的高溫性能,還要通過模擬試驗,測定高溫條件下軸承的工作特性及測定軸承漏失量。
據統計,絕大部分滾動軸承潤滑都採用軸承潤滑脂,因此,軸承潤滑脂的軸承使用壽命是一項極其重要的性能指標。潤滑脂在高溫軸承壽命試驗機上的評定,可以模擬潤滑脂在一定的高溫、負荷、轉速條件下的工作性能,因此,測得的結果對實際使用具有一定的參考價值。一般是在試驗機上觀測,當潤滑脂達到使用壽命時,脂膜破壞,出現破壞力矩的峰值,試驗自動停車,還會伴隨出現軸承溫升記錄指示值劇升和干摩擦雜訊,若經反覆啟動仍不能轉動,則表示潤滑脂膜巳遭破壞,試驗結束,試驗所進行的時間就是潤滑脂的高溫軸承壽命。一般而言,潤滑脂的軸承壽命越長,表示其使用期也越長。
SH/T0428—92是高溫條件下潤滑脂在抗磨軸承中的工作待性測定法。
測定潤滑脂軸承漏失是模擬潤滑脂在汽車及工程機械輪載滾動軸承中的工作性能。SH/T0326—92《潤滑脂漏失量試驗》規定了漏失量測定方法,方法概要:取脂樣gDg,往輪毅中裝脂樣85g,小軸承中裝脂樣29±0.lg,另一個軸承中裝脂樣39±0.lg。轉速為660r/min±3r/min,軸承溫度為105℃±l℃,箱中溫度為113℃±l 0.5℃,運行時間為10h,以脂在軸承上被甩出量的多少來衡量潤滑脂的工作特性,並在試驗結束時注意觀察軸承的表面狀況。顯然,漏失量越大說明潤滑脂的高溫工作性能越差。
3.低溫性能
汽車與工程礬械起步時的溫度與環境溫度近乎一致,在寒冷地區使用時,要求潤滑脂在低溫條件下仍能保待良好的潤滑性能,它取決於潤滑脂低溫條件下的相似粘度及低溫轉矩。
我們知道潤滑油的粘度隨溫度的升高而減小,所以同一種潤滑油,由於溫度不同,粘度也不同,這種特性稱之為仲早特垮。潤滑脂的粘溫特性則要比潤滑油複雜,因為潤滑脂結構體系的粘溫特性還要隨剪力的變化而改變。
潤滑脂在一定溫度條件下的粘度是隨著剪切速率而變化的變數,這種粘度稱之為相似粘度,單位為:Pa.s。潤滑脂中相似粘度隨著剪切速率的增高而降低,但當剪切速率繼續增加,潤滑脂的相似粘度接近其基礎油的粘度后便不再變化。潤滑脂相似粘度與剪切速率的變化規律稱為粘度-速度特性。粘度隨剪切速率變化愈顯著,其能量損失愈大。一般可以根據低溫條件下潤滑脂相似粘度的允許值來確定潤滑脂的低溫使用極限。
潤滑脂的相似粘度也隨溫度上升而下降,但僅為基礎油的幾百甚至幾千分之一,所以,潤滑脂的粘溫特性比潤滑油好。
SH/T0048—91規定了潤淆脂相似粘度的測定方法,採用的是非恆定流量毛細管粘度計。
低溫轉矩是表示潤滑脂在低溫條件下使用時阻滯低速度滾珠軸承轉動的程度。低溫轉矩可以表示潤滑脂的低溫使用性能,用9.8N.cm轉矩測出使軸承在1min內轉動一周時的最低溫度,作為潤滑脂的最低使用溫度。
潤滑脂的低溫轉矩除了與基礎油的低溫粘度有關以外,還與潤滑脂的強度極限有關。
SH/T0338—92《滾珠軸承潤滑脂低溫轉矩測定法》規定了啟動與運轉轉矩的測定方法,該方法可測在-20℃條件下滾珠軸承潤滑脂的啟動與運轉轉矩,作為評價潤滑脂在低溫條件下運轉阻力大小的評定指標。
4.極壓性與抗磨性
塗在相互接觸的金屬表面間的潤滑脂所形成的脂膜,能承受來自軸向與徑向的負荷,脂膜具有的承受負荷的特性就稱做潤滑脂的極壓性。一般而言,在基礎油中添加了皂基稠化劑后,潤滑脂的極壓性就增強了。在苛刻條件下使用的潤滑脂,常添加有極壓劑,以增強其極壓性。目前普遍採用四球試驗機來測定潤滑脂的脂膜強度。SH/T0202—92《潤滑脂極壓性能測定法(四球機法)》規定了潤滑脂極壓性能的測定方法,該方法用綜合磨損值和燒結點來表示。綜合磨損值也稱負荷-磨損指數,是用四球法測定潤滑劑極壓性能時,在規定條件下得到的若干次修正負荷的平均值。燒結點也稱燒結負荷,指在規定條件下使鋼球發生燒結的最低負荷(N)。SH/T0203—92《潤滑脂極壓性能測定法(梯姆肯試驗機法)》用0K值(即最大合用值)來表示潤滑脂的極壓性能。所渭0K值是指在用梯姆肯法測定潤滑劑承壓能力的過程中,出現刮傷或卡咬現象時所加負荷的最小值(N)。
潤滑脂通過保持在運動部件表面間的油膜,防止金屬對金屬相接觸而磨損的能力稱為抗磨性。潤滑脂的稠化劑本身就是油性劑,具有較好的抗磨性。在苛刻條件下使用的潤滑脂,添加有二硫化鉬、石墨等減磨劑和極壓劑,因而具有比普通潤滑脂更強的抗磨性,這種潤滑脂被稱為極壓型潤滑脂。
SH/T0204—92《潤滑脂抗磨性能測定法(四球機法)》規定了潤滑脂抗磨性能的測定方法。SH/T0427—92《潤滑脂齒輪磨損測定法》是用齒輪磨損試驗機測定潤沿脂抗磨性的方法。
5.抗水性
潤滑脂的抗水性表示潤滑脂在大氣濕度條件下的吸水性能,要求潤滑脂在儲存和使用中不具有吸收水分的能力。潤滑脂吸收水分后,會使稠化劑溶解而致滴點降低,引起腐蝕,從而降低保護作用。有些潤滑脂,如複合鈣基脂,吸收大氣中的水分還會導致變硬,逐步喪失潤滑能力。潤滑脂的抗水性主要取決於稠化劑的抗水性與乳化性。汽車與工程機械在使用過程中,底盤各摩擦點可能與水接觸,這就要求潤滑脂具有良好的抗水性。抗水性差的潤滑脂吸收大氣中水分或遇水后往往造成稠度降低甚至乳化而流失。SH/TO109—92規定了用抗水淋性能測定法測定潤滑脂抗水性的方法。方法概要:在規定條件下,將已知量的試樣加入試驗機軸承中,在運轉中受水噴淋,根據試驗前後軸承中試樣質量差值得出因水噴淋而損失的潤滑脂量。也可用測定潤滑脂溶水性能的方法測定其抗水性。方法概要:在試樣中逐次加入定量的水分,測其10萬次延長工作錐人度再與試驗前60次工作錐入度相比較,其差值大小可評定該試樣的溶水性能。
6.防腐性
防腐性是潤滑脂阻止與其相接觸金屬被腐蝕的能力。潤滑脂的稠化劑和基礎油本身是不會腐蝕金屬的,使潤滑脂產生腐蝕性的原因很多,主要是由於氧化產生酸性物質所致。一般而言,過多的遊離有機酸、鹼都會引起腐蝕。腐蝕試驗就是檢測潤滑脂是否對金屬有腐蝕作用,測定的方法有好幾種,試驗條件也各異,但都是在一定溫度和試驗時間下,通過觀察金屬片上的變色或產生斑點等現象未判斷潤滑脂腐蝕性的大小。SH/T0331—92《潤滑脂腐蝕試驗法》採用100℃,3h,銅片、鋼片進行測定。GB/T 7326—87《潤滑脂銅片腐蝕試驗》規定了潤滑脂對銅部件酸腐蝕性測定方法,採用100℃,24h,銅片進行測定,分甲法與乙法。甲法是將試驗鍋片與銅片腐蝕標準色板進行比較,確定腐蝕級別;乙法是檢查試驗銅片有無變色。GB/T5018—85《潤滑脂防腐蝕性試驗法》規定了潤滑脂防腐蝕性能的試驗方法。方法概要:將塗有試樣的新軸承,在輕的推力負荷下運轉60s,使潤滑脂象使用情況那樣分佈。軸承在52℃±l℃,100X相對濕度條件下存放48h,然後清洗並檢查軸承外圈滾道的腐蝕跡象。本方法中的腐蝕是指軸承外圈滾道的任何錶面損壞(包括麻點、刻蝕、鏽蝕等)或黑色污漬。該方法可以評定在潮濕條件下潤滑脂阻止與其相接觸金屬產生鏽蝕及其它形式腐蝕的能力。
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