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  润滑脂与固体润滑剂


    润滑脂:润滑脂是指一种或一种以上的稠化剂分散在液体润滑剂中而形成的一种固体到半流体的润滑剂。为了赋予一种润滑脂某一特殊的性质,通常还加入某些添加剂。 时效硬化:润滑脂的稠度随贮存时间而增加的现象。 外观:只用直观检查的方法所看到的润滑脂特性,通常包括整体外观、质地、颜色和光泽等。
    润滑脂:润滑脂指一种或一种以上的稠化剂分散在液体润滑剂中而形成的一种固体到半流体的润滑剂。为了赋予一种润滑脂某一特殊的性质,通常还加入某些添加剂。
    时效硬化:润滑脂的稠度随贮存时间而增加的现象。
    外观:只用直观检查的方法所看到的润滑脂特性,通常包括整体外观、质地、颜色和光泽等。
    整体外观:光滑的、粗糙的、粒状的、分油的等
    质地:奶油状的、有弹性的、拉丝的
    颜色:红色、蓝色、黄色、白色等,还可加上限制形容词如“淡”“中等”“深”等
    光泽:光亮的、无光泽的等。
    稠度:稠度是指塑性物质在外力作用下抵抗变形的程度。
    锥入度:锥入度是润滑脂稠度的一个量度。锥入度越大,脂越软。
    稠度等级:NLGI(美 润滑脂协会)分为九个等级,从000到6共九个。
    机械安定性:润滑脂受到机械剪切时抵抗稠度变化的能力,稠度变化值越小,机械安定性越好。
    触变性:润滑脂受到剪切时,稠度变小,停止剪切时,稠度又增加的性质。
    抗水性:润滑脂抵抗从轴承中冲洗掉的能力,抵抗因吸收水分而使脂的结构破坏的能力,在水存在时防止金属表面腐蚀的能力。
    胶体稳定性:润滑脂抵抗分油的能力。
    润滑脂和固体润滑剂常用于车辆、船舶、飞机、机车床、电视、泵的转动及滑动部位的润滑。润滑脂: 润滑脂的性能包括: (1)触变性 。 润滑脂的种类和牌号繁多,分类方法也有许多种,有的按基础油组成分类,如分为石油基润滑脂和合成油润滑脂。有的按用途分类,如分为减摩润滑脂,防护脂和密封脂。
    润滑脂和固体润滑剂常用于车辆、船舶、飞机、机车床、电视、泵的转动及滑动部位的润滑。
    (一).润滑脂:
    润滑脂的性能包括: (1)触变性 ;(2)粘度 ;(3)强度极限 ;(4)低温流动性 ;(5)滴点 ;(6)蒸发性 ;(7)胶体安定性 ;(8)氧化安定性等。
    润滑脂的种类和牌号繁多,分类方法也有许多种,有的按基础油组成分类,如分为石油基润滑脂和合成油润滑脂;有的按用途分类,如分为减摩润滑脂,防护脂和密封脂;有的按润滑脂的某一特性分类,如高温脂,耐寒脂和极压脂等。润滑脂中的稠化剂的类型, 决定润滑脂工作性能的主要因素。
    现将几类润滑脂的特性简要介绍。
    (1).烃基润滑脂 以地蜡稠化基础油制成的润滑脂称为烃基润滑脂。具有良好的可塑性,化学安定性和胶体安定性,不溶于水,遇水不产生乳化。其缺点是熔点低,烃基润滑脂主要用作保护作用。
    (2).皂基润滑脂 皂基润滑脂占润滑脂的产量90%左右,使用最广泛。最常使用的有钙基,钠基,锂基,钙一钠基,复合钙基等润滑脂。复合铝基,复合锂基润滑脂也占有一定的比例, 两种脂是有发展前景的品种。
    (3).无机润滑脂 主要有膨润土润滑脂及硅胶润滑脂两类。硅胶润滑脂是由表面改质的硅胶稠化甲基硅油制成的润滑脂,可用于电气绝缘及真空密封。膨润土润滑脂是由表硅胶润滑脂是由面活性剂(如二甲基十八烷基苄基氯化铵或氨基酸胺)处理后的有机膨润土稠化不同粘度的石油润滑油或合成润滑油制成,适用于汽车底盘,轮轴承及高温部位轴承的润滑。
    (4).有机润滑脂 各种有机化合物稠化石油润滑油或合成润滑油,各具有不同的特性,这些润滑脂大都作为特殊用途。如阴丹士林,酞青铜稠化合成润滑油制成高温润滑脂可用于200~250℃;含氟稠化剂如聚四氟乙烯稠化氟碳化合物或全氟醚制成的润滑脂,可耐强氧化剂,作为特殊部件的润滑。又如聚脲润滑脂可用于抗辐射条件下的轴承润滑等。
    (二).固体润滑剂 :
    固体润滑是指利用固体粉末,薄膜或整体材料来减少作相对运动两表面的摩擦与磨损并保护表面免于损伤的作用。按照经济合作与发展组织(OECD)制定的摩擦学名词术语,固体润滑的定义是:能保护相对运动表面免于损伤并减少其摩擦与磨损而使用的任何固体粉末或薄膜。在固体润滑过程中,固体润滑剂和周围介质要与摩擦表面发生物理,化学反应生成固体润滑膜,降低摩擦磨损。
    固体润滑剂概念应用较晚,1829年伦尼(Rennie)进行了石墨和猪油复合材料的摩擦试验。二硫化钼是在20世纪30年代第一次用作润滑剂,目前固体润滑剂已在许多机械产品中应用,可在许多特殊,严酷工况条件下如高温,高负荷,超低温,超高真空,强氧化或还原气氛,强辐射等环境条件下有效地润滑,简化润滑维修,为航天,航空与原子能工业发展所必不可少的技术。
    对固体润滑剂的基本性能有以下要求:
    (1).能与摩擦表面牢固地附着,有保护表面功能。
    (2).具有较低的抗剪强度。
    (3).稳定性好,包括物理热稳定,化学热稳定,时效稳定和不产生腐蚀及其他有害的作用。
    (4).要求固体润滑剂有较高的承载能力。
    由于固体润滑剂不能像润滑油那样可以把摩擦界面上的摩擦热导出一部分,而且在使用过程中很难补充,因此在选用时应根据固体润滑剂的特点,考虑采取相应的补救措施。
    目前还没有统一的固体润滑剂分类标准,综合不同学者和研究机构提出的方法,固体润滑剂一般可分为以下几类:
    (1).层状晶体结构固体润滑剂 易于劈开的化合物或具有减摩作用的单体物质。按结合形式,结晶体系和成分可分为:硫化物,硒化物,碲化物,氟化物,卤化物,单质(石墨等),氮化物,氧化物,有机物等。
    (2).非层状无机物 可分为:硫化物,碲化物,氟化物,陶瓷和超硬合金。
    (3).软金属薄膜 如Au,AgIn,C,Cd,Pb,Sn及其合金。
    (4).高分子材料 如聚四氟乙烯,聚缩醛,尼龙,聚酰胺,聚酰亚,环氧树脂,酚醛树脂,硅树脂等。
    (5).化学生成膜 如磷酸盐膜。
    (6).化学合成膜 如在镀钼的金属表面通以硫蒸气,生成MoS2膜等。
    固体润滑剂的使用方法有以下几种:
    (1).作成整体零部件使用 某些工程塑料如聚四氟乙烯,聚甲醛,聚缩醛,聚酰胺,聚碳酸脂,聚砜,聚酰亚胺,氯化聚醚,聚苯硫醚和聚对苯二甲酸酯等的摩擦系数较低,成形加工性和化学稳定性好,电绝缘性优良,抗冲击能力强,可以制成整体零部件,若采用玻璃纤维,石墨纤维,金属纤维,硼纤维等对这些塑料增强,综合性能更好,使用得较多的有齿轮,轴承,导轨,凸轮,滚动轴承保持架等。石墨电刷,电接点,宝石轴承,刀刃支承等则是使用一定特性的材料直接制成零部件来使用的例子。
    (2).作成各种覆盖膜来使用 通过不同方法将固体润滑剂覆盖在运动副摩擦表面上,使之成为具有一定自润滑性能的干膜,这是较常用的方法之一。成膜的方法很多,各种固体润滑剂可通过溅射,电泳沉积,等离子喷镀,离子镀,电镀,化学生成,浸渍,粘结剂粘结,挤压,滚涂等方法来成膜。
    (3).制成复合或组合材料来使用 所谓复合(组合)材料,是指由两种或两种以上的材料组合或复合起来使用的材料系统。这些材料的物理,化学性质以及形状都是不同的,而且是互不可溶的。组合或复合的最终目的是要获得一种性能更优越的新材料,一般都称为复合材料。目前用得最广的有称为“金属塑料”的复合材料( 外牌号有DU材料)以及表面带自润滑层的聚缩醛DX材料。
    DU的轴承材料,它是在软钢板上镀一层30~50m的青铜,再烧结一层多孔青铜球粒,浸渍或滚涂 PTFE(聚四氟乙烯)填充孔隙,再经过烧结,扎制,整形而制成的金属塑料轴承。既保持了PTFE低摩擦系数的特点,又具有足够的机械强度,高的承载能力,散热性好,耐磨。广泛用于飞机和宇宙飞船上的高温,重载滑轴承中。
    (4).作为固体润滑粉末来使用 将固体润滑粉末(如MoS2)以适量添加到润滑油或润滑脂中,可提高润滑油脂的承载能力及改善边界润滑状态等,这也是较常用的使用方法,如MoS2油剂,MoS2油膏,MoS2润滑脂及MoS2水剂等。以粒度小于0.5m的固体润滑剂加到发动机润滑油中,这些小颗粒能通过滤器进到摩擦面,当摩擦面因某种原因暂时缺油时,固体润滑剂的小颗粒起润滑作用,起到短时间应急的作用。使用固体润滑剂,一定要了解固体润滑剂的特性,根据工作条件合理使用,才能达到预期的效果。
    常用的几种固体润滑剂如下:
    (1).石墨 ;
    (2).二硫化钼( MoS2);
    (3).聚四氟乙烯(PTFE);
    (4).尼龙。
    1)触变性
    润滑脂所具有的最基本的特性,就 触变性。当施加一个外力时,润滑脂的流动在逐渐变软,表现粘度降低,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), 种特性称为触变性。润滑脂的这种特性,决定了其可以在不适于润滑油润滑的部位润滑,而显示它优良的性能。
    2)粘度
    润滑脂通常用表观粘度或相似粘度来表示,在说明润滑脂的粘度时,必须指明温度和剪切速度。可采用相似粘度指标来控制其低温流动性和泵送性。
    3)强度极限
    润滑脂的强度极限是指引起试样开始流动的所需最小切应力,又称极限切应力。润滑脂强度极限是温度的函数,温度越高脂的强度极限越小,温度降低,脂的强度极限变大,它的大小取决于稠化剂的种类与含量,和制脂工艺条件也有一定的关系。
    4)低温流动性
    衡量润滑脂低温性能的重要指标之一是低温转矩,即在低温下(-20°C以下)润滑脂阻滞低速流动轴承转动的程度,润滑脂的低温转矩由起动转矩和转动60MM后转矩的平均值表示。
    5)滴点
    润滑脂在规定条件下达到一定流动性时的最低温度称为滴点。润滑脂的滴点有助于鉴别润滑脂类型和粗略估计润滑脂的最高使用温度,一般说来,对于皂基脂,其使用温度应低于滴点20~30°C滴点越高,其耐热性越好。
    6)蒸发性
    润滑脂的蒸发性(度)表示润滑脂在高温条件下 期使用时,润滑脂油分挥发的程度,蒸发性越小越好。脂的蒸发性主要取决于润滑油的性质和馏分组成。
    7)胶体安定性
    润滑脂的胶体安定性是指润滑脂在一定温度和压力下保持胶体结构稳定,防止润滑油从润滑脂中析出的性能,也就是润滑脂抵抗分油的能力。通常把润滑脂析出油的数量换算为质量分数来表示。润滑脂的胶体安定性反应出润滑脂在长期储存中与实际应用时分油趋势,如果润滑脂的胶体安定性差,则在受热、压力、离心力等作用下易下发生严重分油,导致寿命迅速降低,并使润滑脂变稠变干,失去润滑作用。
    8)氧化安定性
    氧化安定性是指润滑脂在长期储存或长期高温下使用时抵抗热和氧的作用,保持其性质不发生永久变化的能力。由于氧化,往往发生游离碱含量降低或游离有机酸含量增大,滴点下降,外观颜色变深,出现异臭味,稠度、强度极限,相似粘度下降,生成腐蚀性产物和破坏润滑脂结构的物质,造成皂油分离。因此,在润滑脂长期储存中,应存放在干燥通风的环境中,防止阳光曝晒,并应定期检查游离碱或游离有机酸、腐蚀性等项目的变化,以保证其质量和使用性能。
    一、轴承润滑的作用
    润滑对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温度、振动等有重要影响,没有正常的润滑,轴承就不能工作。分析轴承损坏的原因表明,40%左右的轴承损坏都与润滑不良有关。因此,轴承的良好润滑 减小轴承摩擦和磨损的有效措施。除此之外,轴承的润滑还有散热,防锈、密封、缓和冲击等多种作用,轴承润滑的作用可以简要地说明如下:
    a. 在相互接触的二滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜把二表面隔开,减少接触表面的摩擦和磨损。
    b. 采用油润滑时,特别是采用循环油润滑、油雾润滑和喷油润滑时,润滑油能带走轴承内部的大部分摩擦热,起到有效的散热作用。
    c. 采用脂润滑时,可以防止外部的灰尘等异物进入轴承,起到封闭作用。
    d. 润滑剂都有防止金属锈蚀的作用。e. 延 轴承的疲劳寿命。
    二、脂润滑和油润滑的比较
    轴承的润滑方法大致分为脂润滑和油润滑两种。为了充分发挥轴承的功能,重要的是根据使用调减和使用目的,采用润滑方法。表4-2示出脂润滑和油润滑的优缺点。三、脂润滑  润滑脂是由基础油,增稠剂及添加剂组成的润滑剂。当选择时,应选择非常适合于轴承使用条件的润油脂,由于商标不同,在性能上也将会有很大的差别,所以在选择的时候,必须注意。
    轴承常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。
    轴承中充填润滑脂的数量,以充满轴承内部空间的1/2-1/3为适宜。高速时应减少至1/3。过多的润滑脂将使温升增高。四、润滑脂的选择  按照工作温度选择润滑脂时,主要指标应是滴点,氧化安定性和低温性能,滴点一般可用来评价高温性能,轴承实际工作温度应低于滴点10-20℃。合成润滑脂的使用温度应低于滴点20-30℃。
    根据轴承负荷选择润滑脂时,对重负荷应选针入度小的润滑脂。在高压下工作时除针入度小外,还要有较高的油膜强度和极压性能。
    根据环境条件选择润滑脂时,钙基润滑脂不易溶于水,适于干燥和水分较少的环境。五、油润滑
    在高速、高温的条件下,脂润滑已不适应时可采用油润滑。通过润滑油的循环,可以带走大量热量。 粘度是润滑油的重要特性,粘度的大小直接影响润滑油的流动性及摩擦面间形成的油膜厚度,轴承工作温度下润滑油的粘度一般是12-15cst。转速愈高应选较低的粘度,负荷愈重应选较高的粘度。常用的润滑油有机械油、高速机械油、汽轮机油、压缩机油、变压器油、气缸油等。油润滑方法包括:
    a. 油浴润滑  油浴润滑是最普通的润滑方法,适于低、中速轴承的润滑,轴承一部分浸在由槽中,润滑油由旋转的轴承零件带起,然后又流回油槽油面应稍低于最低滚动体的中心。
    b. 滴油润滑  滴油润滑适于需要定量供应润滑油得轴承部件,滴油量一般每3-8秒一滴为宜,过多的油量将引起轴承温度增高。
    c. 循环油润滑  用油泵将过滤的油输送到轴承部件中,通过轴承后的润滑油再过滤冷却后使用。由于循环油可带走一定的热量,使轴承降温,故此法适用于转速较高的轴承部件。
    d. 喷雾润滑  用干燥的压缩空气经喷雾器与润滑油混合形成油雾,喷射轴承中,气流可有效地使轴承降温并能防止杂质侵入。此法适于高速、高温轴承部件的润滑。
    e. 喷射润滑
    用油泵将高压油经喷嘴射到轴承中,射入轴承中的油经轴承另一端流入油槽。在轴承高速旋转时,滚动体和保持架也以相当高的旋转速度使周围空气形成气流,用一般润滑方法很难将润滑油送到轴承中, 时必须用高压喷射的方法将润滑油喷至轴承中,喷嘴的位置应放在内圈和保持架中心之间。
    六、固体润滑
    在一些特殊使用条件下,将少量固体润滑剂加入润滑脂中,如加入3~5%的1号二硫化钼可减少磨损,提高抗压耐热能力,对于高温、高雅、高真空、耐腐蚀、抗辐射,以及极低温等特殊条件,把固体润滑剂加入工程塑料或粉末冶金材料中,可制成具有自润滑性能的轴承零件,如用粘结剂将固体润滑剂粘结在滚道、保持架和滚动体上,形成润滑薄膜,对减少摩擦和磨损有一定效果。
    七、润滑剂的补充与更换
    a. 润滑脂的补充间隔时间
    由于机械作用,老化及污染的增加,轴承配置中所填的润滑基将逐渐失去其润滑性能。因此,对润滑秩需不断补充和更新。润滑剂补充的间隔时间会因轴承的形成、尺寸和转速等而不同,图4-1示出根据运转时间需要补充润滑脂的大致间隔时间。
    另外,在图4-1中,当轴承温度超过70℃的情况下,轴承温度每上升15℃,就要使用润滑脂的补充间隔时间减少一半。
    双面封闭轴承在制造时已经装入脂,“HRB”在这些产品中使用的是标准润滑脂,共运行温度范围和其他性能适宜于所规定的场合,且填脂量也与轴承大小相应,脂的使用寿命一般可超过轴承寿命,除特殊场合,不需补充润滑脂。b. 润滑油的更换周期
    润滑油的更换周期因使用条件和油量等不同,一般情况下,在运转温度为50℃以下,灰尘少的良好环境下使用时,一年更换一次,当油温达到100℃时,要3个月或更短时间更换一次


发布时间:2008-8-14 11:50:40

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