润滑脂与轴承运转温度的相关性试验研究

程金山，刘亚春，王欣，孙毅

(1.中国人民解放军 92117部队，北京 100072； 2.中国石化 润滑油天津分公司，天津 300480)

为保证轴承正常运转，必须使其处于良好的润滑状态。润滑的主要目的是避免滚道、滚动体、保持架之间金属的直接接触，减少摩擦发热，避免温升过高，减少轴承零件磨损和防止锈蚀。润滑不良是引起轴承早期损坏的主要原因之一[1]。

滚动轴承存在多种滑动，如弹性接触区的差动滑动、旋转滑动和回转滑动等，这些滑动使轴承运转时产生摩擦发热和磨损，主要表现为轴承温度快速升高，轴承运转温度不但与轴承的转速、载荷、工作环境、安装布置及设计有关[2]，也与所选用的润滑脂的技术性能和结构有关。

下文采用已固化技术状态的轴承，选择不同技术指标和生产工艺制备的锂基润滑脂，考察锂基润滑脂填充量、纤维结构和稠度对轴承运转温度的影响。

1 试验方法及步骤

将Z3组的6308深沟球轴承用120#洁净汽油洗净后填充锂基润滑脂，填充量固定为10和15 g，并用橡胶圈密封。在室温下开启S0910-Ⅲ轴承振动测试仪转动轴承，转速为1 500 r/min，并用Raytek点温仪测量轴承密封圈温度，测量点固定在振动测试点正下方。轴承连续转动60 min，分别在0，5，10，15，20，25，30，40，50和60 min记录轴承密封圈温度。

2 试验分析

2.1 润滑脂填充量对轴承运转温度的影响

一般情况下，轴承中应填充适量的润滑脂。填充量过大将使轴承运转时温升增大，缩短润滑脂使用寿命；填充量过小会造成轴承润滑不良，缩短轴承使用寿命。

试验用锂基润滑脂技术指标及检测数据见表1。润滑脂填充量对轴承运转温度的影响如图1所示。

表1 试验用锂基润滑脂技术指标及检测数据

由图1可知，在轴承中填充NLGI2#锂基润滑脂(锥入度为265～295)，实测的轴承运转温度变化较大，润滑脂填充量较大则轴承运转温度较高，且最大温差在10 ℃以上。虽然运转40 min后轴承温度趋于平稳，但润滑脂填充量为15 g的轴承运转温度仍高于润滑脂填充量为10 g的轴承运转温度，说明润滑脂填充量是影响轴承运转温度的主要因素之一。

图1 润滑脂填充量对轴承运转温度的影响

2.2 润滑脂纤维结构对轴承运转温度的影响

众所周知，基础组成相同但采用不同生产工艺制备的锂基润滑脂的纤维结构区别很大，性能相差较远。在生产过程中通过控制急冷温度可制备出不同纤维结构和性能的润滑脂[3]。试验用润滑脂的急冷温度分别控制在130，150，170和190 ℃，润滑脂填充量固定在15 g，测定填充不同温度急冷工艺制备的润滑脂的轴承运转温度的变化，考察润滑脂纤维结构对轴承运转温度的影响。试验用润滑脂生产工艺流程如图2所示。不同温度急冷工艺制备的润滑脂对轴承运转温度的影响如图3所示。

图2 试验用润滑脂生产工艺流程

图3 不同温度急冷工艺制备的润滑脂对轴承运转温度的影响

由图3可知，填充130和150 ℃急冷工艺制备的润滑脂的轴承运转温度相对较高，最高温度不超过50 ℃；填充170和190 ℃急冷工艺制备的润滑脂的轴承运转温度相对较低，最高温度不超过45 ℃。试验结果表明，在润滑脂组成不变的情况下，不同温度急冷工艺制备的润滑脂对轴承运转温度也有较大影响，填充较低温度的急冷工艺制备的润滑脂的轴承运转温度相对较高，这可能与润滑脂的皂纤维尺寸大小有关。4种不同温度急冷工艺制备的润滑脂的电镜纤维结构如图4～图7所示。

图4 130 ℃急冷工艺制备的润滑脂纤维结构

图5 150 ℃急冷工艺制备的润滑脂纤维结构

图6 170 ℃急冷工艺制备的润滑脂纤维结构

图7 190 ℃急冷工艺制备的润滑脂纤维结构

由图可以看出，不同温度急冷工艺制备的润滑脂，其纤维结构有很大差异。急冷后温度控制在130和150 ℃时，所制备的润滑脂的皂纤维相对短小而致密；急冷后温度控制在170 ℃时，所制备的润滑脂的皂纤维相对疏松，纤维长度明显增长；急冷后温度控制在190 ℃时，所制备的润滑脂的皂纤维虽然比130和150 ℃急冷温度制备的润滑脂皂纤维相对疏松，纤维也略长，但与170 ℃急冷温度制备的润滑脂相比，皂纤维要致密，且长度较短。结合图3，采用170 ℃急冷工艺制备的润滑脂皂纤维长度和致密度最为适宜，轴承运转温度也最低。

2.3 润滑脂稠度对轴承运转温度的影响

试验润滑脂采用相同类型的基础油，通过控制稠化剂量在同一设备上采用相同生产工艺(控制急冷温度为190 ℃)和后处理工艺制备了NLGI2#和3#稠度润滑脂(3#润滑脂锥入度为220～250)。试验时在轴承中分别填充2#和3#稠度润滑脂，填充量控制为10和15 g。润滑脂稠度对轴承运转温度的影响如图8所示。

图8 润滑脂稠度对轴承运转温度的影响

由图8可知，在润滑脂填充量相同的情况下，填充3#稠度润滑脂的轴承运转温度均高于填充2#稠度润滑脂的轴承运转温度，且运转初始阶段的温升较快；在润滑脂稠度相同的情况下，润滑脂填充量较大的轴承运转温度相对较高，且运转初始阶段的温升较快。

3 结论

(1)轴承运转温度与润滑脂填充量、纤维结构和稠度密切相关，其受综合因素的影响。

(2)润滑脂填充量较大的轴承运转初期的温升较快，温度较高，但运转一段时间后，温度有所下降，并保持相对稳定。

(3)为降低轴承运转温度，延长润滑脂使用寿命，应选择适宜纤维结构和稠度的润滑脂，同时控制其填充量。