程金山，劉亞春，王欣，孫毅

(1.中國(guó)人民解放軍 92117部隊(duì)，北京 100072； 2.中國(guó)石化 潤(rùn)滑油天津分公司，天津 300480)

為保證軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使其處于良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。潤(rùn)滑的主要目的是避免滾道、滾動(dòng)體、保持架之間金屬的直接接觸，減少摩擦發(fā)熱，避免溫升過高，減少軸承零件磨損和防止銹蝕。潤(rùn)滑不良是引起軸承早期損壞的主要原因之一[1]。

滾動(dòng)軸承存在多種滑動(dòng)，如彈性接觸區(qū)的差動(dòng)滑動(dòng)、旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)和回轉(zhuǎn)滑動(dòng)等，這些滑動(dòng)使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生摩擦發(fā)熱和磨損，主要表現(xiàn)為軸承溫度快速升高，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度不但與軸承的轉(zhuǎn)速、載荷、工作環(huán)境、安裝布置及設(shè)計(jì)有關(guān)[2]，也與所選用的潤(rùn)滑脂的技術(shù)性能和結(jié)構(gòu)有關(guān)。

下文采用已固化技術(shù)狀態(tài)的軸承，選擇不同技術(shù)指標(biāo)和生產(chǎn)工藝制備的鋰基潤(rùn)滑脂，考察鋰基潤(rùn)滑脂填充量、纖維結(jié)構(gòu)和稠度對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響。

1 試驗(yàn)方法及步驟

將Z3組的6308深溝球軸承用120#潔凈汽油洗凈后填充鋰基潤(rùn)滑脂，填充量固定為10和15 g，并用橡膠圈密封。在室溫下開啟S0910-Ⅲ軸承振動(dòng)測(cè)試儀轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，并用Raytek點(diǎn)溫儀測(cè)量軸承密封圈溫度，測(cè)量點(diǎn)固定在振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)正下方。軸承連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)60 min，分別在0，5，10，15，20，25，30，40，50和60 min記錄軸承密封圈溫度。

2 試驗(yàn)分析

2.1 潤(rùn)滑脂填充量對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響

一般情況下，軸承中應(yīng)填充適量的潤(rùn)滑脂。填充量過大將使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫升增大，縮短潤(rùn)滑脂使用壽命；填充量過小會(huì)造成軸承潤(rùn)滑不良，縮短軸承使用壽命。

試驗(yàn)用鋰基潤(rùn)滑脂技術(shù)指標(biāo)及檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。潤(rùn)滑脂填充量對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響如圖1所示。

表1 試驗(yàn)用鋰基潤(rùn)滑脂技術(shù)指標(biāo)及檢測(cè)數(shù)據(jù)

由圖1可知，在軸承中填充NLGI2#鋰基潤(rùn)滑脂(錐入度為265～295)，實(shí)測(cè)的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度變化較大，潤(rùn)滑脂填充量較大則軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度較高，且最大溫差在10 ℃以上。雖然運(yùn)轉(zhuǎn)40 min后軸承溫度趨于平穩(wěn)，但潤(rùn)滑脂填充量為15 g的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度仍高于潤(rùn)滑脂填充量為10 g的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，說明潤(rùn)滑脂填充量是影響軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的主要因素之一。

圖1 潤(rùn)滑脂填充量對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響

2.2 潤(rùn)滑脂纖維結(jié)構(gòu)對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響

眾所周知，基礎(chǔ)組成相同但采用不同生產(chǎn)工藝制備的鋰基潤(rùn)滑脂的纖維結(jié)構(gòu)區(qū)別很大，性能相差較遠(yuǎn)。在生產(chǎn)過程中通過控制急冷溫度可制備出不同纖維結(jié)構(gòu)和性能的潤(rùn)滑脂[3]。試驗(yàn)用潤(rùn)滑脂的急冷溫度分別控制在130，150，170和190 ℃，潤(rùn)滑脂填充量固定在15 g，測(cè)定填充不同溫度急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的變化，考察潤(rùn)滑脂纖維結(jié)構(gòu)對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響。試驗(yàn)用潤(rùn)滑脂生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。不同溫度急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響如圖3所示。

圖2 試驗(yàn)用潤(rùn)滑脂生產(chǎn)工藝流程

圖3 不同溫度急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響

由圖3可知，填充130和150 ℃急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度相對(duì)較高，最高溫度不超過50 ℃；填充170和190 ℃急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度相對(duì)較低，最高溫度不超過45 ℃。試驗(yàn)結(jié)果表明，在潤(rùn)滑脂組成不變的情況下，不同溫度急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度也有較大影響，填充較低溫度的急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度相對(duì)較高，這可能與潤(rùn)滑脂的皂纖維尺寸大小有關(guān)。4種不同溫度急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂的電鏡纖維結(jié)構(gòu)如圖4～圖7所示。

圖4 130 ℃急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂纖維結(jié)構(gòu)

圖5 150 ℃急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂纖維結(jié)構(gòu)

圖6 170 ℃急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂纖維結(jié)構(gòu)

圖7 190 ℃急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂纖維結(jié)構(gòu)

由圖可以看出，不同溫度急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂，其纖維結(jié)構(gòu)有很大差異。急冷后溫度控制在130和150 ℃時(shí)，所制備的潤(rùn)滑脂的皂纖維相對(duì)短小而致密；急冷后溫度控制在170 ℃時(shí)，所制備的潤(rùn)滑脂的皂纖維相對(duì)疏松，纖維長(zhǎng)度明顯增長(zhǎng)；急冷后溫度控制在190 ℃時(shí)，所制備的潤(rùn)滑脂的皂纖維雖然比130和150 ℃急冷溫度制備的潤(rùn)滑脂皂纖維相對(duì)疏松，纖維也略長(zhǎng)，但與170 ℃急冷溫度制備的潤(rùn)滑脂相比，皂纖維要致密，且長(zhǎng)度較短。結(jié)合圖3，采用170 ℃急冷工藝制備的潤(rùn)滑脂皂纖維長(zhǎng)度和致密度最為適宜，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度也最低。

2.3 潤(rùn)滑脂稠度對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響

試驗(yàn)潤(rùn)滑脂采用相同類型的基礎(chǔ)油，通過控制稠化劑量在同一設(shè)備上采用相同生產(chǎn)工藝(控制急冷溫度為190 ℃)和后處理工藝制備了NLGI2#和3#稠度潤(rùn)滑脂(3#潤(rùn)滑脂錐入度為220～250)。試驗(yàn)時(shí)在軸承中分別填充2#和3#稠度潤(rùn)滑脂，填充量控制為10和15 g。潤(rùn)滑脂稠度對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響如圖8所示。

圖8 潤(rùn)滑脂稠度對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的影響

由圖8可知，在潤(rùn)滑脂填充量相同的情況下，填充3#稠度潤(rùn)滑脂的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度均高于填充2#稠度潤(rùn)滑脂的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，且運(yùn)轉(zhuǎn)初始階段的溫升較快；在潤(rùn)滑脂稠度相同的情況下，潤(rùn)滑脂填充量較大的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度相對(duì)較高，且運(yùn)轉(zhuǎn)初始階段的溫升較快。

3 結(jié)論

(1)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度與潤(rùn)滑脂填充量、纖維結(jié)構(gòu)和稠度密切相關(guān)，其受綜合因素的影響。

(2)潤(rùn)滑脂填充量較大的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)初期的溫升較快，溫度較高，但運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，溫度有所下降，并保持相對(duì)穩(wěn)定。

(3)為降低軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，延長(zhǎng)潤(rùn)滑脂使用壽命，應(yīng)選擇適宜纖維結(jié)構(gòu)和稠度的潤(rùn)滑脂，同時(shí)控制其填充量。