北京瑞日中德轴承有限公司

工程机械中滚动轴承的润滑分析

2014-09-12

哈尔滨汽轮机厂材料研究所 金宁
哈尔滨市安装公司 刘建筑
  摘 要:分析了工程机械中滚动轴承应用特点,按照工作环境和使用条件将滚动轴承分成两大类,并分别讨论了其润滑脂的选择。
  关键词:工程机械;滚动轴承;润滑脂
  滚动轴承作为机械设备的关节,决定着机械设备的运转精度,在工程机械中也同样起着十分重要的作用。滚动轴承运转性能的好坏与润滑关系密切,如果轴承得不到合理、可靠的润滑,寿命就会显著降低,同时会缩短设备维修周期,提高维修费用,降低生产率,严重时还可能造成设备重大故障。因此选择合理的润滑以保证滚动轴承的寿命对工程机械具有较为重要的意义。
  1 滚动轴承润滑机理及润滑剂选择
  滚动轴承中存在着多种滑动,使轴承运转时产生摩擦发热和磨损,从而影响机械设备的可靠工作。为保证滚动轴承正常运转,必须有良好的润滑来避免滚道、滚动体和保持架之间的金属直接接触,减小摩擦发热,避免温升过高,减小轴承零件磨损和防止锈蚀。在循环油润滑中,润滑油的流动还可起到散热冷却的作用。脂润滑时,润滑脂还可以起到一定的密封作用。
  滚动轴承中使用的润滑剂主要是润滑油和润滑脂。润滑脂主要是指矿物油和合成润滑油,其主要性能指标是油的粘度。润滑脂是由基础润滑油加入稠化剂在高温下混合而成,必要时还可加入适当的添加剂。根据稠化剂种类不同,润滑脂分为钙基脂、钠基脂、钡基脂、铝基脂、锂基脂及非皂基脂等,其中除铝基脂一般不用于滚动轴承外其它几种均可应用于滚动轴承。一般滚动轴承选用润滑油或润滑脂主要根据轴承内径d(mm)和轴转数n(r/min)的乘积,即dn值决定,dn值间接反映了轴颈的线速度。常用滚动轴承当dn<2<105mm.r/min时,选用脂润滑,当dn>2>105mm.r/min时选用油润滑。
  2 工程机械中滚动轴承应用特点
  工程机械中应用的滚动轴承主要包括深沟球轴承、圆锥圆柱滚子轴承以及其它大型球轴承,按照其应用环境和运转条件可以分为两大类。类是在较低转速下承受很高单位载荷的滚子轴承,如碾压机中的调心滚子轴承,起重机中的双列圆锥滚子轴承等。在这类机械中轴承的载荷比C/P在2与3之间,在滚动接触处出现的赫兹应力可达2.5Gpa,这种条件下工作的滚动轴承对润滑剂有严格的要求,否则滚动接触处就会出现金属接触和剧烈磨损,寿命极短。第二类是转速和载荷均为正常范围,而应用环境较为恶劣的滚动轴承,如挖掘机、推土机中的滚动轴承。这类机械经常在露天和温度变化很大的环境下工作,在较长的工作停歇期,轴承中会因形成冷凝水而发生锈蚀或过早出现疲劳剥落,在局部区域会出现高温低温等较影响轴承寿命的工作环境,此类轴承也对润油提出了较为严格的要求。
  3 工程机械用滚动轴承润滑剂的选择
  由于工程机械中大部分独立工作,难以实现集中润滑和循环供油润滑,间歇性供油则容易对环境造成污染。大部分轴承dn值在2×105mm.r/min之下,而且润滑脂可以防止灰尘进入并起密封作用,因此工程机械中滚动轴承广泛使用脂润滑。但针对不同使用工况,润滑脂必须合理选择以保证润滑可靠。滚动轴承用润滑脂选择的一般原则如表1所示。
表1 滚动轴承润滑脂选择的一般原则
  对于类重载荷滚动轴承,普通的极压润滑脂不能满足载荷的需要,对润滑脂除要求良好的机械稳定性外还要求极好的抗靡损性能。从表1可以看出,此类轴承应选用基础油粘度较高的钡基或锂基润滑脂,而钠基脂由于与水的敏感不良反应而往往被排除在工程机械的使用之外。同时为改善润滑脂的抗压能力,避免出现润滑膜的破裂,润滑脂中必须含有极压添加剂。出于环境保护和健康原因,目前越来越多倾向于使用无铅的极压添加剂。除极压添加剂外,润滑脂中还应含有固体润滑剂和二硫化钼和石墨,在弹性流体动力润滑膜失效时,它们能够担负起润滑作用。
  对于第二类轻载恶劣环境工作的滚动轴承,对润滑脂除一般的润滑性能和机械稳定性要求外,对润滑脂的防蚀性应有特殊要求。从表1可知此类轴承一般应选用基础油为中低粘度的钙基、锂基和非皂基润滑脂,其中以非皂基润滑脂的防蚀性能Z好。
  4 应用实例
  双辊碾压机采用调心滚子轴承支承,滚动体与套圈Z大接触应力达到3GPa,属于低速重载轴承,采用AL-1型锂基润滑脂润滑。该设备预期大修时间为2年,但在工作不到1年就出现支承倾斜而使双辊不能保持平行,不得不提前进行检修,结果发现轴承已发生严重磨损。分析认为由于轴承受到单位载荷很大,所加润滑脂的不能承受而出现承载油腊破裂,导致金属间直接接触而发生严重的粘着磨损,影响了支承精度。为改善润滑脂的极压性能,更换润滑脂后的轴承在大修期限内未出现失效。
  5 结束语
  工程机械中工作的滚动轴承一般采用脂润滑,同时按照工作环境和运转条件可将其工况分成低速重载荷和恶劣环境两大类。对于低速重载荷工作的滚动轴承应选择高基础油粘度和锂基润滑脂并加入极压添加剂和固体润滑添加剂,而对于恶劣环境工作的滚动轴承应选择中低基础油粘度的非皂基润滑脂进行润滑。实践证明采用上述润滑避免了工程机械中滚动轴承的非非常2破坏。
  参考文献
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  [2] 甘晓晔,寇惠.低速重载大轴承故障的声发射诊断方法.东北大学学报.1997,18:90-93
  [3] 欧风.合理润滑技术手册.石油工业出版社.1993

来源:《应用能源技术》2001年第06期