(一)润滑脂基本概念 (1)什么是润滑脂
NLGI(National Lubricating Grease Institute 美国国家润滑脂协会)最新定义: 润滑脂是将一种或几种稠化剂分散到一种(或几种)液体润滑油中形成一种固体或半固体产物。为了改善某些性能,加入一些其它组分(添加剂或填料)。
(2)润滑脂触变性
当施加一个外力时,润滑脂在流动中逐渐变软,表观粘度降低,但是一旦处于静止,经过一段时间(很短)后,稠度再次增加(恢复),这就是润滑脂触变性。
润滑脂这种特殊性能,决定了它可以在不适于用润滑油润滑部位润滑,而显示出它优越性。 润滑脂组成
润滑脂是由基础油、稠化剂和添加剂(包括填料)组成。 基础油是液体润滑剂,有矿物油和合成润滑油之分。 稠化剂是一些具有稠化作用固体物质。
添加剂是为了改善润滑脂某些性能而加入物质。 润滑脂组成——基础油 1、矿物油,即指石油润滑油。
优点:润滑性能好,粘度范围宽,不同粘度油分别适用于制造不同用途润滑脂;来源广泛,价格低廉。
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缺点:对高温、低温不能同时兼顾,或不能适应宽温度范围,同时对一些极高温、极低温、高转速、长寿命、耐化学介质、耐辐射等特种条件无法满足要求。要满足这些苛刻条件下使用润滑脂,还得需要各种合成油。 润滑脂组成——基础油 2.合成油
合成油是指用各种化学反应合成一大类功能性液体,不同合成油在某些方面显示出比矿物油更好优越性。
目前润滑脂中常用合成油有:合成烃类油、酯类油、硅油、含氟油、和聚醚型油等。
一坪分公司多种合成润滑脂因采用合成油而具备在高低温、负荷能力、抗氧化、耐介质、适合高速、抗辐射等方面性能优越性,并因此在航空、航天和各种民用设备润滑方面取得了成功。 润滑脂组成——稠化剂 稠化剂分类
烃基:如地蜡、石蜡、石油脂等
皂基:目前最大一类,有钠基、钙基、复合钙、锂基、复合锂、钡基、铝基、复合铝等
有机:脲类化合物、酰胺类化合物、有机染料、氟碳化合物等 无机:膨润土、硅胶、硼化氮、石墨等 (二)润滑脂优点和缺点 2.1、润滑脂优点
1、润滑脂润滑无需复杂密封装置和供油系统,可以降低设备维护费用;
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2、润滑脂粘附性使其在摩擦表面上保持力强,因而润滑脂抗水、密封性和抗漏失性能突出,可以在密封不良甚至敞开摩擦部件上使用。 3、润滑脂使用寿命长,供油次数少,无需经常添加。 4、润滑脂油膜厚度比润滑油油膜厚度厚。 5、润滑脂摩擦系数比润滑油低,节约动力消耗。 6、润滑脂承载能力、减震能力和降噪能力更好。 7、润滑脂使用温度范围比润滑油更宽。 2.2、润滑脂缺点
1、润滑脂是半固体,常温下不流动,所以摩擦部件上加脂、换脂和清洗比较困难;
2、混入水份、灰尘、磨屑难以分离出来。 3、润滑脂润滑方式决定其冷却效果较润滑油差。
4、对高转速不太适用。一般来说,普通矿油润滑脂只允许使用转速为DN值(轴承内径mm×转速r/min)小于300,000 mm r/min 。随着润滑技术发展,合成润滑脂可以使用到DN值50万~60万,甚至100万。 (三)润滑脂发展简介
最古老润滑脂——考古证明公元前1400年古埃及就有采用石灰混合植物油膏状物来润滑马车木制轮轴。
现代意义润滑脂——伴随工业革命开始和发展 1872年——钠基脂 1882年——钙基脂、铝基脂 1940年——复合钙基脂
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1942年——锂基脂
1952年——铝基脂、复合锂钡
之后——复合锂、复合铝、染料、酰胺、聚脲、硅胶、膨润
土……等大量不同类型稠化剂润滑脂问世,同时基础油也随着各种新型合成基础油问世和在民用上推广,PAO、酯、硅油、聚醚、含氟基础油等被广泛应用在新型润滑脂配方中,润滑脂性能(高低温、耐介质、重负荷、高速等)也随之大大提高。
(四)反映润滑脂性能主要技术指标
通过不同试验,可以测定润滑脂不同技术指标,这些技术指标可以在一定程度上预示润滑脂实际工作性能,因此这些技术指标也成为润滑脂选用重要参考。 4.1锥入度 4.2滴点
4.3低温相似粘度和低温转矩 4.4压力分油和高温钢网分油 4.5润滑脂延长工作锥入度 4.6承载能力
4.7润滑脂氧化安定性试验 4.8润滑脂腐蚀试验 4.9润滑脂防锈试验
其它还有:润滑脂蒸发试验、润滑脂抗水淋试验、、润滑脂高温轴承寿命试验等。 4.1润滑脂锥入度
在规定重量、时间和温度条件下,标准锥体利用自重刺入润滑脂样品深度,
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单位为0.1mm;锥入度反映润滑脂软硬程度,是设备润滑选择润滑脂重要指标之一; 4.2润滑脂滴点
滴点是指润滑脂从固态变成液态温度点,单位℃;是用以反映润滑脂高温使用性能指标之一,但是滴点并不能单独决定润滑脂使用温度,不同种类基础油抗氧化能力差异、稠化剂类型对基础油氧化催化作用和抗氧化添加剂选择也是润滑脂使用温度决定因素。
4.3润滑脂低温相似粘度和低温转矩 低温相似粘度:
是润滑脂剪切应力和用泊肃叶方程计算剪速之比,单位泊或者Pa·s(1泊=0.1 Pa·s );用以反映润滑脂低温流动性能,是选择低温润滑脂要参考重要指标;相同温度下,粘度数值越小则低温性越好。 低温转矩:
低温转矩是指低温条件下,装填润滑脂标准开式204滚珠轴承在1rpm转速下转动时为阻滞轴承外环所需要力矩,测量得到力矩可以得到启动力矩和转动力矩两种。单位g·cm;用以反应润滑脂低温状态下工作能力。同理,力矩越小,润滑脂低温性能越佳。
4.4润滑脂常温压力分油和高温钢网分油压力分油:常温下润滑脂在一定压力和时间析出基础油量多少,单位w/w%;用以反映润滑脂常温条件下胶体安定性能;
高温钢网分油:在高温条件下,其自重将润滑脂中基础油压出量多少,单位w/w%;用以反映润滑脂高温条件下胶体安定性能;
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有研究表明,润滑脂胶体安定性差,可以导致润滑脂在运转过程中分油流失,从而影响轴承运转寿命。 4.5润滑脂延长工作锥入度
延长工作锥入度是指润滑脂在工作器中经过10万次剪切之后锥入度测定值,单位0.1mm;一般情况下润滑脂经剪切会变稀。其及60次工作锥入度差值反映润滑脂剪切安定性。
有研究证明,剪切安定性差润滑脂在高速长期运转轴承中流失严重,会影响到润滑脂使用寿命。 4.6润滑脂四球试验 四球试验原理:
将试验头下方三个标准钢球固定作为承重部件,并将润滑脂填充在承重球固定杯内、上方标准钢球通过传动装置施加负荷,在设定温度、转速和负荷下进行运转,通过钢球运转状态来确定润滑脂润滑、极压性能。
最大无卡咬负荷PB:在一定温度、转速下,钢球在润滑状态下不发生卡咬最大负荷,此指标测量值越高,说明润滑脂润滑性能越好。
烧结负荷PD:在一定温度、转速下逐级增大负荷,当上方钢球和下方钢球因负荷过重而发生高温烧结,设备不得不停止运转负荷即烧结负荷,烧结负荷越高,说明润滑脂极压润滑性能越好。
磨迹d:在一定温度、转速、负荷和运转时间下,承重钢球表面因摩擦导致磨损斑痕直径大小即磨迹,磨迹越小,说明润滑脂抗磨损能力、润滑性越好。 4.7润滑脂氧化性
润滑脂在贮存和使用过程中抵抗空气(氧气)作用而保持其性质不发生永久性变
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化能力,叫氧化安定性。润滑脂氧化结果导致酸性物质产生,对金属产生腐蚀。常用氧化实验方法有氧弹法,即SH/T0325。它是将一定量润滑脂装入充有氧压氧弹中,在99℃温度下经受氧化,在规定时间后(一般为100小时)由相应氧气压力降来确定润滑脂氧化安定性。 4.8润滑脂防腐蚀性能
腐蚀性试验是检查润滑脂对金属是否产生腐蚀指标。脂抗腐蚀性能对防护性润滑脂尤为重要。测定润滑脂腐蚀性能 常用方法有GB/T7326铜片腐蚀试验法,GB/T0331润滑脂腐蚀试验法(T3铜片、45#钢片)。它们都是将试验金属片插入润滑脂中,在规定时间、温度后取出金属片,观察金属片颜色变化,并及标准色板比较,判断润滑脂腐蚀级别或合格及否。 4.9润滑脂防锈性能
防锈性能是用来评价润滑脂在有水或水蒸气条件下对轴承防护性。对于在潮湿环境中使用润滑脂有重要意义。常用方法有GB/T5218轴承静态防锈试验:将润滑脂装入轴承,并将轴承置于52℃,相对湿度100%烘箱中,48小时后观察轴承是否有腐蚀点,以判断润滑脂防锈性能级别。近年来又引进国外常用动态防锈试验即Emcor试验法:将轴承装脂后一半浸入蒸馏水或海水中,运转8小时,停16小时,连续7天后观察轴承锈蚀情况,以去顶润滑脂防锈性能级别。这种方法比静态防锈试验条件更苛刻,用语评价对抗水、抗海水要求严格润滑脂。 润滑脂其它评价方法
润滑脂蒸发试验:一定时间温度下,润滑脂蒸发损失量,用重量百分比表示,润滑脂蒸发是衡量润滑脂高温性能重要参数,润滑脂在使用过程中因为蒸发变干,会导致润滑失效,直至设备损坏。
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润滑脂抗水淋试验:在一定温度下,以一定水流量直接冲刷装有润滑脂运转中轴承,考察一定时间后,润滑脂被冲掉量,用重量百分比表示,抗水性能对钢厂许多工况条件下运行设备都非常重要。
润滑脂高温轴承寿命试验:通过直接测定在一定温度、转速和负荷下,装填测试润滑脂标准轴承实际运转寿命来评价润滑脂性能,轴承寿命是润滑脂综合性能体现。
(五)润滑脂选择
5.1、润滑脂选择应考虑几个方面 1、使用润滑脂目:减摩、防护、密封 2、润滑部位工作温度 3、润滑部位负荷 4、润滑部位速度
5、润滑部位环境和所接触介质 6、润滑脂加注方式 7、从综合经济效果考虑
8、详细参看说明书,对老牌号润滑脂应仔细辩别 5.2、润滑脂选择代用程序 搞清楚设备工况
了解原用脂(或说明书推荐用脂)情况 了解代用候选脂性能和使用实例 选定或委托研制合适代用脂 使用试验
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确定纳入润滑管理程序 5.3.按照使用要求选用代用脂 5.3.1温度
轴承运行温度每升高10~15℃,润滑脂轴承寿命就降低一半;
选择高温用脂并重点关注脂滴点、蒸发度、氧化安定性、高温烘烤试验等性能。 选择低温用脂应该注意低温下相似粘度、低温转矩。 温度对氧化速率影响
滚动轴承按照温度选用润滑脂类 轴承使用温度,℃ 50~60 100(短期到120) 150(短期到180) 润滑脂类型 钙基脂 锂基脂 酰胺钠基脂、复合锂基脂、聚脲润滑脂 250(短期到300) 特种有机稠化剂(聚脲、PTFE) -40~150 低温润滑脂 硅油润滑脂
按照温度选择润滑脂
润滑脂 润滑脂主要性能及应用 9 / 33
对滚动轴稠化剂 基础使用温油 度,℃ 滴点,℃ 抗水压应用 DIN51807 DIN51802 承性 适应性 + + 密封润滑脂 防腐性 极12羟钙 矿油 -02~70 <130 0~40 0/2 - - + 矿油 -30~120 <200 0/2~90 0/3 + + + + -60~120 <200 0/2~90 0/3 + + + + + + + 标准滚动轴承脂 酯类锂皂 油 高、低温,高速脂 聚醚 -40~140 ≈200 1/2~90 1/5 高温脂 硅油 -60~160 ≈200 0~90 0/3 - - + 高、低温+ 脂 10 / 33
钠皂 矿油 -20~100 130~200 3~90 2/5 + + 标准滚动+ 轴承脂 抗水密封脂 铝皂 矿油 -20~70 <100 0~40 / + - - 复合铝皂 矿油 -30~140 >230 0/1~90 0/3 + + + + 高温脂 + + + 矿油 -30~120 >200 复合钡皂 酯类油 -40~120 >200 0~90 0/1 0~90 0/1 + + 极压脂 + + + + 高速、极+ + 压、低温+ + 脂 + + 矿油 -30~120 >200 复合钙皂 酯类油 -50~140 >200 0~90 0/1 0~90 0/1 + + + + + + + 极压脂、密封脂 + + 高速、极压、低温脂 复合钠皂 矿油 -30~160 >220 1~90 0/1 + + + + 高温脂 11 / 33
+ + + + 矿油 -30~140 >250 复合锂皂 酯类油 -50~160 >250 1~90 / 1~90 / + + + + + + + + + 高温脂 + + 高温长寿+ 命脂 + 高低温长+ 寿命脂 硅油 -50~200 >220 1~90 0/1 - - 长寿命脂 高温多效脂 宽温多效脂 矿油膨润土 或酯-30~160 >220 类油 0~90 0/5 + + 矿油 -20~160 >250 0~90 0/1 - 酯类油 聚脲 聚苯醚 -40~180 >250 0~90 0/1 - -5~200 >250 0~90 0/1 + + 高温长寿+ + 命脂 + 宽温润滑+ 脂 硅油 -60~250 >250 0~90 0/1 - - PTFE、硅油 -50~200 无 0~90 0/3 - - + 高低温长12 / 33
FEP + 寿命脂 高温抗化学终生润滑脂 全氟聚醚 -40~260 / 0~90 0/1 + + + + 典型润滑脂高温氧化安定性对比
压力降磅/英寸2 脂名称 24h 脲基脂A 脲基脂B 脲基脂C 锂基脂C 锂基脂B 复合铝基脂 复合钙基脂
5.3.2 速度影响
n 五种脂试验表明:转速增加2000rpm,轴承寿命减少一半; lgLs=3.73-0.00016n
n 通常用速度因素dN表示脂速度极限;dN值是随着轴承、润滑脂发展水平而变化。
3 1 2 4 5 8 3 锥入度变化 48h 72h 5 2 3 6 15 21 6 10 4 6 25 22 38 28 96h 18 5 8 60 55 48 45 +90 +22 +18 流体 流体 流体 流体 13 / 33
轴承类型 滚动轴承 滚动轴承 单列深沟球轴承 单列(带防尘盖)轴承 单列角接触球轴承(α=15。) dN值 200000 350000 450000* 450000* 350000 使用年代 1968 1978 1979 1979 1987 滚动轴承用合成润滑脂润滑速度因素
使用场合 部位 轴承 内径 温度,℃ 寿命、h 类型 mm 转速润滑工作dN值 mm· r · min-1 矿油或多10~20 元醇~400000 酯聚脲 1000rp脂 m 汽车空转轮 130 500~1200 深沟球 10~20 汽车冷气装置用电130 磁离合器 NRI-125常温 500~120双列深30~40 沟球 0 多元7~12 醇酯~480000 聚脲 6 701~600000 >500 角接触100 14 / 33
0三坐标数控铣床 内圆磨床电机主轴 60 >1000 球轴承 8高速脂 701136203 15 40 8高~600000 速脂 气流精纺机 50~60 >3000 球轴承 10 80 酯类油和合成~800000 烃锂皂 高速无人驾驶飞机 200 0.5 双列角接触球轴承和25 滚子轴承 46 双酯锂基脂或~1150000 氟油PTFE 701离心喷雾干燥器转子 DZ60主轴 120~140 / / 18 60~70 8高~1260000 速脂 701强制水冷 间断工作 B7005C 25 60 8高~1500000 速脂 15 / 33
根据DN值、温度、以及润滑方式选择脂稠度
针对集中润滑系统用润滑脂,一般选择1#稠度润滑脂,但有时也可以根据供脂管线长短,以及泵送系统性能差异选择2#或0#润滑脂 5.3.3 负荷影响
对于重负荷设备轴承,必须关注润滑脂极压润滑性能,说明润滑脂极压润滑性能最常见指标就是四球试验数据
PB:此指标测量值越高,说明润滑脂润滑性能越好 PD:烧结负荷越高,说明润滑脂极压负荷能力越高 d:磨迹越小,说明润滑脂抗磨损能力、润滑性越好 5.3.4环境影响
水、化学介质、安静、防尘都对脂提出特殊要求; 润滑脂性能指标会反映出适应这些环境要求能力;
二、市场上常见润滑脂品种各有哪些特点?
1、钙基润滑脂:抗水性好,但耐热性差,最高使用温度:60℃。价格:低。 2、钠基润滑脂:抗水性极差,耐热性和防锈性一般,一般使用在80℃左右,价格较低。
3、铝基润滑脂:防锈性好,耐热性和抗水性差,最高使用温度50℃,价格低。 4、通用锂基润滑脂:耐热性好、抗水性、防锈性好,最高使用温度120℃,价格适中。
5、极压锂基润滑脂:耐热性好、抗水性、防锈性好,极压性能好,最高使用温度120℃,适用 于负荷较高机械设备和轴承及齿轮润滑。价格适中。
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6、二硫化钼极压锂基脂:耐热性好、抗水性、防锈性好,极压性能好,最高使用温度120℃,适用于负荷较高或有冲击负荷部件。价格适中。
7、膨润土润滑脂:耐热性好、抗水性较好,防锈性差,最高使用温度在130℃左右,价格相对较高。
8、复合钙基润滑脂:耐热性、抗水性、防锈性好,机械安定性(抗剪切性)较好,最高使用在130℃左右,价格较高。
9、极压复合锂基润滑脂:耐热性、抗水性、防锈性、机械安定性、极压性好,最高使用在160℃,价格较高。
10、聚脲脂:耐热性好、抗氧化性好、抗水性好、极压性好、有较长轴承寿命,还具有一定抗辐射性,是一种新型润滑脂产品,目前国内还没有国标和行业标准。价格高。
三、根据工作温度选用润滑脂
润滑部位工作温度是选择润滑脂重要依据。使用润滑脂典型部件是滚动轴承,就有关轴承温度和润滑脂寿命关系来看,轴承温度每上升10-15℃,润滑脂寿命要降低约1/2。一般来说,轴承外圈温度比内圈温度低15℃左右。在中低速(3000-5000r/min)工作轴承温度及内部介质温度近似。
对于在室内使用机器轴承,如机床、间断启动电机、手动工具、仪表和精密机械等,一般工作温度范围为10-50℃。对于运输机械、建筑机械、农业机械等室外工作机械轴承,一般工作温度随大气温度变化而变化。我国大多数地区大气温度变化从-40-40℃。增大负荷、加快速度、环境温度升高、润滑脂装得太满以及长期连续工作等因素都使滚动轴承温度升高。例如,在颈项负荷为1470N
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(150kgf)、转速8000r/min条件下工作240轴承,温度可达40-70℃。对于沿着大道行驶载重汽车轮轴承、温度可达40-80℃。大型发电机轴承,温度可达89-90℃,飞机起落架、高温电机等滚动轴承温度可达150-200℃或更高。 考虑润滑脂耐温性能,不仅是看润滑脂滴点高低,而且还应考虑其基础油类型、抗氧化性能、蒸发性能等等。最高温度40-50℃应选用矿油钙基脂或锂基脂;最高温度100-120℃应选用矿油锂基脂或矿油复合皂基脂;最高温度150℃应选用矿油或合成烃油复合锂基、铝基或钡基脂;最高温度180-200℃应选用酯类油、合成烃、烷基硅油复合锂基、聚脲、膨润土或酰胺脂;最高温度250℃应选用苯基硅油、全氟聚醚脲基脂或含氟脂;最高温度300℃应选用高苯基硅油氮化硼脂或硅胶脂等。
以上说是高温情况,润滑部位工作温度有些情况下处于较低温度,一般来说,温度处于-30℃以下,必须使用合成油润滑脂,特别是一些仪表用微型轴承,启动力矩小,选用润滑脂时要特别注意。合成油润滑脂最低极限温度是-80℃。
四、润滑脂混合时性能变化
润滑脂使用中不同润滑脂混合是不可避免,但要注意混合后性质变化不影响使用。密土封式轴承采用高级长寿命润滑脂一次封入时,可以延长润滑脂寿命脉并且防止染,而且免除了定期加脂麻烦,这是最理想。但有些轴承还必须采用开放型,而且必须按规定补充润滑脂,在这种情况下不同润滑脂混合有时是不可避免。然而,由于混入不应按规定补充润滑脂而发生事故情况也是屡风不鲜。有些不同润滑脂互混合后性质,并不像所想像那样是算术加成关系,而是发生预想不到性能变化,尤其是有些性能是变坏。为了掌握混合时变化情况,防止变质事故,
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必须铭记几种主要常用润滑脂互混后性质变化和规律,以有利于润滑工作并充分发挥润滑脂特性。
一、一般皂基脂混合后性能变化
(1) 滑脂混入钠、钡、锂基润滑脂,混入对性能都不致有坏影响,而且还可能改善其耐温和耐用寿命等性能。当混入20%~40%钠基蛙脂时,会表现出滴点下降,而当混入70%时,则滴点显著升高。
(2) 钠基润滑脂混入10%钙、钡或锂基脂进影响很小,但当混入20%时则影响较大。混入膨润土脂或硅胶脂时几乎对性能没什么影响。只是当混入量较大时,则表现为混入润滑脂性能。钠基脂里混入锂基脂到50%时表现软化现象,混入75%还是相容。
(3) 锂基润滑脂混入10%左右钠基或钡基脂时,对其性能影响就较大,主要表现为滴点降低和耐用寿命变坏。但混入10%左右钙基脂时,表现出性能影响较小。混入膨润土脂或硅胶脂时影响,要比混入钙基脂时稍大。
(4) 钡基润滑脂混入既或少量钠或锂基脂时,对其性能也有影响。但混入钙基脂或膨润土或硅胶脂时影响较小。
(5) 膨润土脂和硅胶胶互混合时影响很小。 各种皂基润滑脂互相混合时影响很小。 混合后性能显著变化 混合后性能很少变化 Li+A1 Ca+A1 Li+Ba Ca+Li Li+Na Ca+Na Li+Ba Na+A1
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多效通用润滑脂混合后性能变化
各种润脂混合比例25%~75%范围内混合性能可归纳如下。 (1)12-羟基脂酸基脂影响小,而且互相混合适应性能很好; ① 一般硬脂酸基脂锂影响小,而且互相混合适应性很好; ② 复合钙基脂影响较大,而且互相混合适应性也不良; ③ 复合铝基脂影响比钙基脂时影响较小;
④ 对苯二甲酰胺脂影响很小,而混合适应性也不良;
⑤ 聚脲基脂影响比和对苯二甲酰胺盐基脂混时影响稍大,但混合适应性良好。
(2)对苯二甲酰胺盐基润滑脂混入
① 硬脂酸锂基脂12-羟基硬功夫脂酸钙皂影响小,而且混合物适应性良好; ② 复合钙基脂时有所影响,而且混合适应性也比混锂基脂时差。和复合铝基脂混合时影响比复合钙基时小,但混合适应性不好。反之,向复合钙基脂或复合铝基脂中混入对苯二甲酰胺基脂时,对钙基脂影响稍大而性能也稍差; ③ 聚脲基脂时虽有一定影响,但混合适应性良好。 (3)聚脲基润滑脂混入
① 12-羟基硬脂酸锂基脂或硬脂酸锂基脂影响小,而且混合适应性良好; ② 复合钙基脂及复合铝基脂时都有所影响,特别是当和复合钙基脂等量混合时影响最大,而且混合适性也差;
③ 对苯二甲酰胺盐基脂时影响小,而且混合适应性也好。
五、润滑脂在使用中为什么会流失?怎样避免? 主要有三方面原因:
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(1)化学原因。由于在磨擦润滑部位受热及空气影响,基础油和稠化剂被氧化,导致润滑脂皂结构被破坏,使用中出现软化流失。
(2)物理原因。由于磨擦部位运转,润滑脂不断受到剪应力影响,使皂结构受到破坏,软化流失。
(3)杂质原因。运动体内产生磨耗,这些金属粉能加速润滑脂氧化产生有机酸,从而破坏脂结构,造成润滑脂失效。
根据设备使用工况(包括负荷、温度、转速等)正确选择润滑脂,可延长润滑脂使用寿命。
六、润滑脂触变性
润滑脂触变性是指润滑脂受到剪切作用时,稠度下降发生软化,而当剪切作用力停止后稠度会逐步恢复特性。
润滑脂在受到剪切作用时,构成连续骨架个别皂纤维之间接触部分开始滑动至脱开,使体系从变形到流动。在长期或高剪力作用下,皂纤维本身也会遭到破坏而被剪断,因此表现为稠度下降。剪切作用停止后,结构骨架又开始恢复。但皂纤维重新排列要一定时间,所以稠度恢复是一个缓慢过程,重新形成骨架也及原来有差别。例如,随皂纤维接触点减少,结构骨架就比原来未破坏前强度低,稠度下降。反之,随皂纤维数增加,接触点增多,稠度就比原来大。
七、润滑脂流变性
牛顿流体和非牛顿流体剪速及剪力关系是润滑脂在受到外力作用时流动和变
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形特性,主要表现如下:
(1) 当润滑脂不受外力作用时,能象固体一样保持一定形状,即在静止时不会自动流失。
(2) 当受到微弱外力作用后,产生弹性变形;移去外力后又能恢复到原来位置及形状,呈现出固体弹性特性。
(3) 当施加外力足够大时,润滑脂发生形变和流动,因而不再能自动恢复到原来位置和形状,因此润滑脂在机械运转部件上启动力矩比液体润滑油大。
(4) 在润滑脂流动过程中,随着所受剪应力增大,皂纤维在不同程度上定向排列,会使体系表观粘度(或相似粘度)随之减小。在此阶段,润滑脂表观粘度随剪速增大而减小。
(5) 在受到极高剪应力情况下(剪速很大),润滑脂流动象牛顿流体一样,粘度能保持一个常数,而不再随剪切速度变化而改变。
八、根据使用目选用润滑脂
选择润滑脂时,首先应明确使用润滑脂目。按润滑脂所起作用,润滑脂大致可分为减摩、防护、密封三大类,就看需要涂抹润滑脂部位,润滑脂所要起作用以哪一个为主,来选用符合要求润滑脂。
作为减摩用润滑脂,主要应考虑耐高低温范围、耐转速界限、负荷大小等。 作为防护润滑脂,则应重点考虑接触金属,接触介质是水气还是化学气体,在润滑脂性能方面,应着重考虑对金属防护性指标,抗氧化性、抗水性等方面性能。
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作为密封润滑脂,则应首先考虑接触密封件材料,是橡胶还是塑料,或者金属。尤其是用橡胶和塑料为密封元件时,一定搞清楚橡胶牌号,根据润滑脂同橡胶相容性来选择适宜润滑脂。其次是应考虑接触介质,如水、醇类、油。是静密封还是动密封。若是静密封应选择粘稠一点密封润滑脂,若是动密封,应选择基础油粘度不能太大润滑脂;介质是水或醇类应选用大粘度石蜡基基础油酰胺脂、脲基润滑脂,介质是油类应选用7903脂等耐油密封脂。
九、根据经济性选用润滑脂
从经济方面考虑选择适合润滑脂,是每一个润滑脂使用者十分关心事情。选用润滑脂不能只看哪一种润滑脂便宜,更重要是看这种润滑脂性能如何!从经济上考虑应综合考查一种润滑脂使用以后是否延长了润滑周期,是否减少了加注次数、润滑脂消耗量、轴承消耗数量,降低了检修费用、停工造成生产损失等等。如某钢厂热轧车间叠轧机,传统上是使用钙基润滑脂(价格约在4000元/吨左右),虽然价格比较便宜,但性能不能满足要求,轧机检修频繁,每月检修一次,每次检修约16小时。后来,选用2号复合锂基脂(价格约是12000元/吨),表面上看,复合锂基脂价格是钙基脂3倍,但复合锂基脂性能优良,使检修周期延长到四个月修一次,每次检修仅用了12小时(缩短了4小时),并且每次检修不像用钙基脂时全部更换,只是稍补加一些就行了。更可观是,原用钙基脂时每年得换压下丝杆和蜗轮一次,价值20000元。该车间共有4台叠轧机,就这一项每年可节约11万多元。而润滑剂消耗量,仅为钙基脂时1/5,而且可以多开工,增加生产效益是更大数字。像这样使用高级润滑脂,提高综合经济效益实例是很多。国外发达国家近年来,在许多设备上使用高档润滑脂,其原因就在于
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此。
十、根据加注方法选用润滑脂
润滑剂加注方法,有人工加注和泵集中加注。涂抹或填充、脂枪加注、脂杯加注等都为人工加注。汽车上使用润滑脂时,都采用人工加注,如轮毂轴承采用人工填充法,钢板弹簧用人工涂抹法,钢板弹簧销等(设有注油嘴)采用脂枪加注法,分电器传动轴采用脂杯加注法。采用人工加注部位,在选择润滑脂主要应考虑它稠度,一般选1-3号稠度润滑脂,最好选用2号稠度脂,加注比较容易,寿命也较长。
有些润滑设备采用集中加注法,潜艇首尾升降舵活动关节,这些部位均在仓外,当潜艇在下水工作时,无法向这些部位加注润滑脂,因此就采用由仓内通过管道向这些部位定时定量压送润滑脂进行润滑。工业上,集中加注润滑脂更为广泛,如钢厂输送锟轴承,因锟子排列很长距离,数量多,采用集中加注润滑比较方便。集中加注润滑要通过很长管道,为了加注方便,不致使泵压过大,采用润滑脂稠度一般为1号-0号,最好选用0号稠度脂。
从润滑稠度来考虑,一般密封脂,如阀门阀杆密封脂,采用4号-5号稠度;高转速或超高转速部位,应采用3号-2号稠度;一般通用多采用2号-1号稠度;集中加注润滑脂采用1号-0号稠度;减速箱齿轮用脂采用00号-000号稠度
十一、根据环境选用润滑脂
润滑部位所处环境和所接触介质对润滑脂性能有极大影响,因此在选择润滑脂时,应慎重考虑。
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潮湿或易及水接触部位,不宜选择钠基润滑脂,甚至可以不选用锂基润滑脂。因为钠基润滑脂抗水性较差,遇水容易变稀流失和乳化。有些部位用锂基脂也无法满足要求,如立式水泵轴承可以说是经常浸泡在水中,用锂基脂也发生乳化,寿命很短,轴承很容易损坏。在这样部位应当选用抗水性良好复合铝基润滑脂或脲基润滑脂。汽车、拖拉机和坦克底盘,常在潮湿及易及水接触环境下工作,我国目前多用钙基润滑脂或锂基润滑脂,国外许多选用抗水性能更好锂-钙基脂或脲基润滑脂。
及酸或酸性气体接触部位,不宜选用锂基脂或复合钙、复合铝、膨润土润滑脂。这些润滑脂遇酸(弱酸)或酸性气体如空气中含微量HCL,润滑脂会变稀流失,造成轴承防护性不良,容易腐蚀,更为严重是润滑不良。还有某些印染厂使用活性燃料放出HCL气体,不仅设备造成腐蚀,而且使轴承内润滑脂很容易变质,这些部位应选用抗酸性能好复合钡基润滑脂或脲基润滑脂,若是接触强酸或强氧化介质,则应使用全氟润滑脂。
十二、根据负荷选用润滑脂
矿石粉碎机、球磨机等机械轴承受到较大冲击负荷;大型电机定子重量在成吨以上,所以轴承负荷是比较大;齿轮润滑条件是相当苛刻,存在滚动摩擦和滑动摩擦,一般齿轮所传递力都是比较大;还有蜗轮蜗杆都是承受较大负荷。在这些部位选用润滑脂必须考虑抗磨性和极压性。现在许多设备管理人员,认为只要是负荷大部位都用二硫化钼润滑脂或石墨润滑脂,实际上应考虑润滑脂中加抗磨极压添加剂。
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十三、润滑脂用量一般原则
国外学者曾对润滑脂润滑机理进行大量研究证明:滚动轴承内润滑脂在一开始进行了复杂流动后,就进入安定分布状态,遗留在摩擦部位极少量流动性润滑脂起着主要润滑作用,而遗留在外罩内润滑脂本身并不流动,即不起直接润滑作用。但是遗留在外罩内润滑脂起密封作用,以防止遗留在摩擦部位流动性润滑脂流出。实验证明,如将外罩内润滑脂在轴承运转后50小时后除去,则轴承磨损要增加,同时因受热、振动等影响,从轴承内外静止状态润滑脂中分离出来基础油又进入摩擦表面也起润滑作用。显然轴承内过多润滑脂是不必要,由于脂油膜修补性不强等原因,会使轴承润滑状态变坏,因此,确定轴承中润滑脂合适填充量是很重要。可见润滑脂填充过多或不足,都会引起轴承温度升高,不能保证轴承持续最佳运行。
滚动轴承里一般润滑脂填充量可参考下面原则:
(1)一般轴承内不应装满润滑脂,以装到轴承内腔全部空间1/2-3/4即可;
(2)水平轴承填充内腔空间2/3-3/4;
(3)垂直安装轴承填充腔内空间1/2(上侧),3/4(下侧); (4)在容易污染环境中,对于低速或中速轴承,要把轴承和轴承盒里全部空间填满;
(5)高速轴承在装脂前应先将轴承放在优质润滑油中,一般是用所装润滑脂基础油中浸泡一下,以免在启动时因摩擦面润滑脂不足而引起轴承烧坏。
十四、世界润滑脂产量及品种构成
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98年NLGI调查产量:70.9万吨
品种构成: 铝皂基脂 4.77% (CO-Al 4.58%) 钙皂基脂 14.80%(CO-Ca 3.0%) 锂皂基脂 64.83%(CO-Li 11.7%) 钠基脂 3.52% 聚脲基脂 4.23% 膨润土脂 3.72% 其他 4.13% 美国和加拿大 产量:20.63万吨
品种构成: 铝皂基脂 8.88% (CO-Al 8.75%) 钙皂基脂 5.70%(CO-Ca 1.67%) 锂皂基脂 66.57%(CO-Li 26.39%) 钠基脂 0.85% 聚脲基脂 8.35% 膨润土脂 7.31% 其他 1.7% 日本
产量:7.21万吨
品种构成: 铝皂基脂 2.77% (CO-Al 2.77%) 钙皂基脂 14.53%(CO-Ca 0.31%) 锂皂基脂 58.25%(CO-Li 0.32%)
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钠基脂 0.21% 聚脲基脂 12.08% 膨润土脂 0.48% 其他 11.67% 中国
产量:6.695万吨
品种构成: 铝皂基脂 3.43% (CO-Al 3.37%) 钙皂基脂 29.76%(CO-Ca 3.0%) 锂皂基脂 53.84%(CO-Li2.02%) 钠基脂 3.29% 聚脲基脂 0.39% 膨润土脂 3.43% 其他 8.86%
十五、润滑脂特殊理化性能
润滑脂除一般理化性能外,专门用途脂还有其特殊理化性能。如防水性好润滑脂要求进行水淋试验;低温脂要测低温转矩;多效润滑脂要测极压抗磨性和防锈性;长寿命脂要进行轴承寿命试验等。这些性能测定也有相应试验方法。
十六、车用润滑脂使用有讲究
实行空毂润滑 在我国,汽车前、后轮轴承润滑方式有两种:一种是不仅在轴承上装满润滑脂,轮毂内腔也加满润滑脂,这种传统润滑方式叫做满毂润滑;另
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一种是只在轴承上加入润滑脂,轮毅内腔仅薄薄地涂上一层润滑脂防锈,这种方式叫做空毂润滑。
对汽车轮毂轴承进行润滑时,多数人习惯采用满毂润滑,即在轮毅内腔填满润滑脂,这样做不但无益,而且有害。轮毂内腔填满润滑脂后,导致轴承散热不良,阻力增大,从而使轴承温度升高,润滑脂变质加快。另外,润滑脂受热膨胀后,还会挤坏油封,使润滑脂淌到制动蹄片上,从而使制动失灵,酿成事故。而采用空毂润滑,即在轮毂内腔薄薄地涂上一层润滑脂,不但可以防止上述危害,还可以节约大量润滑脂。以CA1091型汽车为例,采用满毂润滑1个维护期(1.75万公里),4个车轮用脂量为3.5-4公斤,而采用空毂润滑只需要0.5公斤左右。据试验,用同等力转动车轮,空毂润滑可以转动11.5圈,满毂润滑只能转动6圈,证明空毂润滑对节约动力也是有利。所以在实际工作中,应采用空毂润滑。
合理选用品种、牌号 目前,我国大部分车辆使用2号、3号钙基润滑脂,这在一般使用条件下能满足要求。其中,2号钙基润滑脂稠度较小,从便于加注和减少摩擦阻力方面考虑,在使用温度不高条件下,用2号钙基润滑脂较为适宜。但2号钙基润滑脂最高使用温度低于3号钙基润滑脂5℃左右,因此在南方夏季或山区行驶,且轴承温度较高情况下,宜使用3号钙基润滑脂。
在使用中,钙基润滑脂最大问题是耐温性差,它使用温度不能超过70-80℃,否则,便会软化流失。由于汽车在不同条件下行驶时,温度相差很大,因此,应根据具体情况选用不同润滑脂例如,汽车在北京地区一般山路上行驶时,轮毅轴承温度约在60℃左右,此时可使用2号或3号钙基润滑脂;如果下坡较多,频繁使用制动,制动毂产生大量热量,传至轴承,从而使轴承温度达到70—80℃,
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此时如使用钙基润滑脂,便会产生流油现象,因此,应使用钙钠基润滑脂(或滚珠轴承脂)或锂基润滑脂。钙钠基润滑脂耐水性差,不能用在经常涉水汽车上,在南方夏季,尤其是下长坡时,轴承温度可能超过l00℃,此时最好使用锂基润滑脂。否则,将使润滑脂软化流失,这样不仅浪费润滑脂,而且使轴承提前损坏。 钢板弹簧润滑一定用石墨润滑脂 有驾驶员在三级保养时,常不用石墨润滑脂,而用钙基润滑脂,甚至有刷机油,这样钢板弹簧容易损坏。特别是在工地、山地及道路差路况下行驶时,车辆颠簸大,钢板弹簧所承受冲击负荷大,更易损坏。由于在石墨润滑脂中加有石墨,因此填充了钢板间粗糙面,提高了钢板弹簧耐压、耐冲击负荷能力。模拟汽车钢板弹簧振动试验表明,使用钙基润滑脂钢板弹簧连续振动700次断裂,而使用石墨钙基润滑脂钢板弹簧连续振动1500次才断裂,使用寿命延长了1倍以上。
盛装、分发容器、工具要清洁 盛装润滑脂时,要检查容器、工具是否清洁。装润滑脂容器要盖严,防止机械杂质混入,使用时,若发现润滑脂表面有灰尘、杂物等,应刮去,切不可搅混。分发润滑脂应当使用专用工具,容器、工具用过后,应用塑料袋套上,剩余润滑脂表面应刮平。
十七、常用脂润滑装置 1、脂杯润滑:
脂杯润滑是一种简单易行、效果良好干油润滑方法。根据润滑点不同结构、不同部位、不同工作特点,采用相适应脂杯固定在设备润滑点上。 带阀润滑脂杯用于压力不高而分散间歇供脂地方。这种脂杯结构不能达到均匀可靠地供脂,仅在旋转杯盖时,才能间歇地送脂。当机械正常运转时,每隔4
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小时将脂杯盖回转1/4即可。这种脂杯应用在滚动轴承上时,其速度不应超过4m/s。
连续压注脂杯,利用弹簧压在装有油封或塑料碗活塞上挤出润滑脂供给摩擦副。如活塞已落到最下位置,就说明脂已用完,等待补充。如果停止供脂,可利用手柄拉出活塞并略加回转,即将活塞用梢钉锁在顶部位置上。当补充脂时,须从脂杯座上旋下套筒。这种脂杯缺点是加脂麻烦。
改装后连续压注脂杯则消除了上述脂杯缺点,它可以用脂枪通过压注杯来补充脂。用螺钉固定活塞,就可以切断脂供应。开缝式油门可以调节供脂量,所以当活塞处于下部位置说,弹簧力虽为最小,也能保证充分供脂。
安装在旋转部件上(例如带轮)脂杯,当部件旋转时,活塞受离心力作用而上升,润滑脂即通过空心杆挤出送到润滑点。当部件停止转动时,亦停止供应润滑脂。
2、脂枪润滑:
脂枪实际是一种储脂筒。它能将脂通过润滑点上脂嘴挤到摩擦副上。使用时,其注油嘴必须及每个润滑点上脂嘴相匹配,具有灵活、方便特点。手动脂枪不需要外在能源。如果脂枪需要外加压力,可以利用压缩空气;如需在很多润滑点上有规律地加脂时,脂枪缸筒则需不断进行补给润滑脂。
手动操纵压力脂枪有螺旋式、压杆式和手推式等数种。螺旋式脂枪是利用枪筒壁和手柄活塞螺纹转动使活塞落下而供脂。这种脂枪以一定周期补充消耗润滑脂,其作用较手填充更为有效。
较大型脂枪,在枪座上配装有柱塞、落脂板、弹簧和逆止阀等操纵元件。用手柄在预定泵送范围内来回驱动柱塞。手柄向外行程使柱塞向里压送,缸中存脂
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通过逆止阀进入供脂管道。手柄向里行程使柱塞向外,而使弹簧将逆止阀到压回原来位置,从而密闭到供脂管路通路,保持管道中脂压,而且,在行程中打开了通脂桶通道,使脂进到缸里,补充失脂,完成一个供脂循环。这种手摇泵能给管道加压达16.7MPa。可向大件摩擦副供脂,或联合给油器作多点供脂。 手摇脂枪和给油器联合使用,可以用在小型集中润滑系统上。这种脂枪通过来回给供脂管道加压和卸压而完成供脂循环,其循环中每一个环节都自动控制给油器加脂过程。
十八、锂基脂生产工艺
锂基脂生产方法有接触器-循环剪切工艺和管式炉法。 (一) 接触器-循环剪切工艺
将全部脂肪酸和全部氢氧化锂(晶体),以及部分基础油和少量蒸馏水加入接触器中,加热升温到210~215℃,然后卸压,将水分闪蒸出去。接着将热熔脂用泵打入制脂釜中,加入余量冷油使脂冷却到一定温度,加入所需添加剂,然后进行循环剪切,当温度降至90℃以下,首先分析润滑脂锥入度,合格后就可进行包装。
及老式生产工艺(开口釜皂化成脂-三锟磨研磨-计量包装)相比较,接触器-循环剪切工艺有以下优点:
1. 生产周期短。新工艺生产周期为6~6.5小时,而老化工艺为26小时。
2.脂肪酸耗量减少。生产00号半流体脂稠化剂用量降低了17%,生产2号锂基脂,降低了12%。
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3. 产品质量高,机械安定性显著提高。 4. 产品能耗和成本均降低。
(二) 管式炉法
1.配料 将脂肪酸和部分基础油熔化混合均匀后,加入氢氧化锂、水和抗氧剂。化验控制游离碱合格后作为原料。
2.管道化反应 将配好原料经管式炉加热,在炉管中高温高压下进行皂化反应(应控制物料流量及炉出口温度和压力在适当范围内)。
3.闪蒸脱水 反应后物料送入闪蒸釜,在常压下闪蒸脱水,水蒸汽从釜顶排出,皂液被留在釜底。
4.冷混 泵入其余基础油作冷混油,使皂液聚冷生成许多细小晶核,然后逐渐长大形成皂纤维。
5.冷却研磨 冷混后脂通过中间釜加入添加剂,到冷却器冷却,并进入胶体磨研磨,然后返回中间釜,再循环冷却研磨,使润滑脂中皂纤维经剪切、均化,形成结构骨架。待温度降至70~90℃,分析稠度合格后进行包装,即得成品。
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