關于滾動軸承潤滑方式及選擇的研究
2016-08-10 摘 要:減速器在目前生產的各個行業中作為一種傳動裝置被廣泛的應用。但是在應用領域的不同,減速器的結構及特點也有所不同。這其中就有滾動軸承在高速運轉的過程中潤滑油對它的影響,正確地潤滑對滾動軸承的正常運轉非常重要。本文闡述了滾動軸承的潤滑形式及分類,以及如何選擇滾動軸承潤滑方式,詳細對各類潤滑所具有的特點及使用場合做了研究及討論,Z后使讀者會正確選擇,使用潤滑油。
關鍵詞:軸承;脂潤滑;油潤滑;潤滑方式;潤滑選擇;潤滑
關鍵詞:軸承;脂潤滑;油潤滑;潤滑方式;潤滑選擇;潤滑
滾動軸承是一種重要的機械元件,一臺機械設備的性能能否充分發揮出來要取決于軸承的潤滑是否適當,可以說,潤滑是保證軸承正常運轉的必要條件,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,減小接觸應力。
(3)確保滾動軸承能在高頻接觸應力下,長時間地正常運轉,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,正確地潤滑對滾動軸承的正常運轉非常重要。滾動軸承的潤滑設計的內容主要包括: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。滾動軸承潤滑一般可以根據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荷條件下工作的軸承;同時,由于油潤滑還具有設備保養和潤滑劑更換方便、系統中摩擦副如齒輪等可以同時潤滑的優點,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、維修費用低以及潤滑脂成本較低等優點,在低速、中速、中溫運轉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用。如果使用油潤滑和脂潤滑達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,則可以使用固體潤滑劑,或設法提高軸承自身的潤滑性能。下面就滾動軸承的三種潤滑方式及各自潤滑所具有的特點、應用場合進行詳細論述:
一、油潤滑
當滾動軸承在高溫、高速條件下工作時,須采用機油潤滑。常用的潤滑油有機械油、高速機械油、汽輪機油、壓縮機油、變壓器油和汽缸油等。當采用機油潤滑時,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,為使滾道與滾動體接觸表面間形成足夠厚度的潤滑油膜,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;軸承承受的負荷重時則應使用較高粘度的潤滑油。根據油潤滑時所選用潤滑系統結構的不同,可把油潤滑分為以下幾類:
一)油浴潤滑
油浴潤滑是Z普通的潤滑方法,適于低、中速軸承的潤滑。潤滑油由旋轉的軸承零件帶起并對軸承實施潤滑后再流回油箱中。采用此方法潤滑時要注意油量的控制,油面高度應稍低于Z下方軸承滾動體的中心線,過多的油量將導致過大溫升的攪動,油量不足又會造成軸承早期失效,建議用油位指示器檢驗(保持)適當的油位。
二)滴油潤滑
滴油潤滑適于需要定量供應潤滑油得軸承部件,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、鏈條等部位的潤滑。
三)循環油潤滑
三)循環油潤滑
當軸承運轉速度較高時軸承溫升也會相應增加,因而產生機油的老化。采用循環油潤滑可有效防止上述現象的產生。潤滑油通過油泵送到軸承部件,在位于軸承的一端裝一個進油口,并在軸承的另一端裝一個出油口。通過軸承后的潤滑油經過濾、冷卻后可循環使用。由于潤滑油在循環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,故此方法適用于轉速較高的軸承部件。但要注意出油口應比進油口大,以使沒有剩余的油留在軸承座中。
四)噴油潤滑
當軸承在低--中載荷高速運轉時,滾動體和保持架也以相當高的轉速旋轉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轉的軸承,必須從軸承一端用高壓噴射的方法將潤滑油噴至軸承內并對軸承實施潤滑,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行潤滑軸承,應注意使高壓噴嘴的位置位于內圈和保持架中心之間,潤滑油的噴射速度應不低于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
用油泵將高壓油經噴霧嘴到軸承中,射入軸承中的油經軸承另一端流入油槽。在軸承高速旋轉時,滾動體和保持架也以相當高的旋轉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,噴嘴的位置應放在內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下,采用油潤滑時應定期更換潤滑油,更換周期視潤滑方式的不同而異。油浴潤滑時只要運行溫度不超過50℃,并且沒有污染現象發生,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,如運行溫度達100℃時,必須每三個月換一次油。采用循環油潤滑時,應視機油的循環快慢及機油是否經過冷卻而定,其換油周期只能通過試驗運轉對機油定期檢查,視油是否有污染和氧化現象而定。采用此方法潤滑時,設備保養和更換潤滑劑方便但潤滑裝置復雜,密封困難,且機油屬一次性使用,不存在更換問題。
二、脂潤滑
脂潤滑不需要特殊的供油系統,具有密封裝置簡易、維修費用低以及潤滑脂成本較低等優點,在低速、中速、中溫運轉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展,提高了脂的潤滑性能,使脂潤滑得到了更廣泛的應用。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械性能及適應溫度等方面存在較大的差異。應根據不同的工況條件選擇適當的潤滑脂種類以滿足其使用要求。一般情況下,軸承在出廠時已內裝有某種基類潤滑脂,如用戶對潤滑脂的要求有變化,可與具體的生產廠家直接聯系進行針對性的生產。
在實際生產中進行潤滑脂的選擇時,主要應按工作溫度、軸承負荷和轉速三個方面進行考慮。
一)按工作溫度選擇
由于潤滑脂的粘度與溫度關系甚密,一般潤滑脂的粘度對球軸承不應低于13mm2/s,對滾子軸承不應低于20mm2/s。在具體選擇潤滑脂時,應重點考慮潤滑脂的滴點、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10~20℃。當選用合成潤滑脂時,其工作溫度應低于滴點溫度20~30℃。具體溫度下潤滑脂的選擇原則有以下三點:
1)工作溫度在50~70℃時,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℃以內的低轉速主軸中,多采用鈉基潤滑脂;中速時選用鋁基脂;高速時選用鋰基潤滑脂或特種潤滑脂。
3)工作溫度在15℃以內時,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類型,以保證在負荷作用下在接觸面間有效地形成潤滑油膜。隨著軸承負荷的遞減,選用潤滑脂的粘度也應隨之降低。
二)按軸承工作轉速選用
由于軸承的轉速越高,套圈、滾動體和保持架運動中引起的摩擦發熱也大,故使不同軸承類型的dn值(d為滾動軸承內徑,單位mm;n為軸承轉速,單位r/min表示軸承的速度大小)限制在某一特定范圍內,對深溝球軸承、調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;調心滾子軸承為80000;推力球軸承為40000。
由于軸承的轉速越高,套圈、滾動體和保持架運動中引起的摩擦發熱也大,故使不同軸承類型的dn值(d為滾動軸承內徑,單位mm;n為軸承轉速,單位r/min表示軸承的速度大小)限制在某一特定范圍內,對深溝球軸承、調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,還應按不同潤滑脂所具有的其它性能進行選用,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為首選對象,鈉基脂易溶于水則應在干燥和水分少的環境條件下使用。因此,軸承潤滑脂的選擇,應該滿足由工作的具體生產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,則可以使用固體潤滑劑,或設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,如用粘結劑將固體潤滑劑粘結在滾道、保持架和滾動體上,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是一個綜合性的判斷過程,要做出對軸承的合理潤滑,必須從機械結構、軸承安裝的部位、軸承承受載荷的輕重以及具體生產環境等各種因素進行綜合考慮。當然,隨著科學技術的不斷發展以及新型材料和制造工藝的推陳出新,利用潤滑來防止機械零件的失效定是一個不斷發展與改良的課題,也應該是廣大科技工作者以及機械行業從業者們共同思考的問題。
參考文獻:
[1]劉澤久.滾動軸承應用手冊(J).北京:機械工業出版社,2006.1
[2]王紅軍.滾動軸承測試技術(M).北京:機械工業出版社2008.4
[3]方希錚.滾動軸承選用指南(M).廣西:廣西科學技術出版社1997.1
