轴承知识

一、滚动轴承润滑的作用

润滑对滚动轴承的疲劳寿命和磨擦、磨损、温升、振动等有重要影响，没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，轴承的良好润滑是减小轴承磨擦和磨损的有效措施。除此之外，轴承的润滑作用可以简要地说明如下：

1. 在相互接触的两滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜把两表面隔开，减少接触表面的磨擦和磨损。

2. 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磨擦热，起到有效的散热作用。

3. 采用脂润滑时，可以防止外部的灰尘等异物进入轴承，起到密封作用。

4. 润滑剂都有防止金属锈蚀的作用。

5. 延长轴承的疲劳寿命。

所以说，润滑是轴承中必不可少的一部分，近来人们常常将润滑剂称为滚动轴承的“第五大件”。

二、脂润滑和油润滑的比较

　　滚动轴承的润滑剂和润滑方式的选择与轴承的类型、尺寸和运转条件有关，一般情况下滚动轴承采用脂润滑或油润滑，在特殊条件下也可采用固体润滑。在脂润滑和油润滑中，脂润滑用的又最多，约有80%的滚动轴承都是使用脂润滑。

1. 脂润滑的特点

(1) 优点

A：润滑装置简单。如果使用密封轴承或者不需要补充脂的非密封轴承，则不需要任何附加的润滑装置（相比之下，油润滑系统需要油泵、油管、油箱等）。

B：润滑脂不易泄漏，轴承的密封结构比较简单，

C：轴承的维护、保养方便。

D：润滑脂有密封作用，可防止外部灰尘、水分和其它杂质侵入轴承。

E：容易提高机械装置的清洁度。

(2) 脂润滑的缺点：

A：轴承磨擦大、散热不好，允许的转速比较低。

B：脂润滑轴承的dn值一般不能超过3×105mm·r/m·n 。

C：温度很高时，润滑脂的基础油会加快蒸发和氧化变质，润滑脂的胶体结构也会变化而加速分油。

轴承温度每升高10℃—15℃，润滑脂的寿命下降1/2，除特殊的高温润滑脂外，一般润滑脂不能在高温下使用。

2. 油润滑的特点

(1) 优点

A、 适合于高速旋转

B、 高温稳定性好，适合在高温下使用。

C、 可带走轴承的内部的磨擦热，散热好。当轴承的环境温度高时，油润滑可以起冷却作用。

D、 容易除去轴承内部的磨损微粒和尘埃。

E、 可与齿轮之类的轴承周围零件共用一种润滑剂，实行共同润滑。

(2) 缺点

　　单从润滑效果来看，油润滑比脂润滑优越，但是，润滑系统和润滑装置的复杂。轴承密封的困难，维护保养的麻烦等使油润滑在很多场合的应用受到了限制。

三、润滑剂的选择方法

　　用于滚动轴承的润滑剂有很多种，性能各不相同。应从如下因此因素考虑选择润滑剂（一般地说，在工作状态下滚动体和滚道之间的油膜润滑参数能达到1.5以上，最好在3—4之间）。

1. 轴承的工作温度

　　工作温度高时，应选用粘度较高的润滑剂，工作温度低时，应选用粘度较低的润滑剂以便形成所需的油膜厚度。

　　脂润滑的滴点表示脂的高低温性能，工作温度高时应选用滴点高的润滑脂。一般，最高使用温度应低于滴点10℃—20℃，合成润滑脂的最高使用温度应低于滴点20℃—30℃。

在一般的速度和温度条件下，各类轴承所使用润滑剂的最低运动粘度要求如下：

　　球轴承和不受轴向负荷的圆柱滚子轴承为13CST，一般滚子轴承为20CST；推力球面滚子轴承为32CST。

　　工作温度特别高时，润滑剂不仅粘度减小，而且易氧化变质。因此，工作温度特别高时，应选用粘温特性好和抗氧化性能好的高温润滑油或润滑脂。

　　工作温度特别低时，应选用含有降凝剂的低温下流动性好的润滑剂。

2. 轴承转速

　　转速高时应选用粘度较低的润滑油基础油粘度小的润滑脂。同时，随着转速升高，润滑脂寿命将显著缩短。一般情况下，润滑脂允许的最高转速为dn 值等于300000mm·r/min，超过这个转速应使用油润滑。

3. 轴承负荷

　　轴承负荷影响形成油膜的厚度，负荷愈大，油膜厚度愈小，所以，轻负荷时宜选用粘度较低的润滑剂，重负荷时宜选用较高的粘度，并加有极压添加剂。

4. 运转性能的要求

　　使用脂润滑的轴承，当要求磨擦特别小时，或者要求在低温下起动磨擦力矩小时，应选用由合成基础油组成的相似粘度低且针入度较大的润滑脂。要求噪声低的小电机轴承，如家用电器用轴承，应选用经过滤的硬脂或粘度较高的基础油润滑脂，以减少轴承噪声。

5. 环境条件

轴承工作的环境条件是指轴承周围有没有潮湿空气、水的浸入、灰尘和腐蚀性介质。潮湿环境中工作的轴承应选用防腐性能好的润滑脂，应选用钠基脂和锂基脂。如果水可能直接浸入轴承时，如汽车轮毂轴承，在冲洗汽车时会喷入水。不能使用能与水乳化的钠、锂基脂，而应选用不吸水的钙基脂。

　　轴承周围灰尘大时，润滑脂填在曲路密封的间隙中，或者在轴承的输出端形成一道起密封作用的脂凸缘，应选用较硬的润滑脂。轴承周围介质有强烈的化学作用时，应选用有抗腐蚀添加剂的润滑脂，或选用抗腐蚀的合成油润滑脂，如氟碳润滑脂。

6. 润滑脂的寿命

　　润滑脂的使用寿命不仅取决于润滑脂本身的性能，还与外部条件如温度、转速、振动、负荷、尘埃、水分等有关，润滑脂的寿命应大于轴承的疲劳寿命，应与整个机械装置的大修期一致。

7. 考虑共用润滑系统

　　在满足润滑要求的前提下，机械装置中不同的磨擦付，如轴承齿轮、涡轮涡杆、凸轮、离合器等尽可能采用一个共用的润滑系统，使用一种润滑剂。

8. 润滑剂必须清洁

　　选用的润滑剂必须保持清洁，没有尘埃和水分侵入，润滑剂中的磨粒和灰尘等异物会显著降低轴承寿命，增加轴承的磨损和噪声。

四、润滑脂

1. 润滑脂的组成

　　润滑脂是由稠化剂、液体润滑剂和添加剂三部分组成的半固体的润滑剂，其中液体润滑剂（又称为基础油）所占的比例最大，一般占80%～90%，稠化剂含量占10%～20%，添加剂占5%左右。

(1) 基础油

　　润滑脂的润滑性能基本上取决于它所含有的基础油的性能，一般是采用中等粘度和高粘度的石油润滑油做为基础油如30号、40号、50号机械油和11号、24号汽缸油等。

(2) 稠化剂

　　润滑脂的稠化剂有两大类：皂基稠化剂，即脂肪酸金属盐；非皂基稠化剂，皂基稠化剂有钙皂、钠皂、锂皂、铝皂等。两种或两种以上的单一金属皂同时作为一种润滑脂的稠化剂时，称为混合皂稠化剂。

(3) 添加剂

　　为改善润滑脂的某些性能，要在润滑脂中加入不同的添加剂，以满足不同的使用要求。

2. 润滑脂的性能

(1) 流动性

　　高速轻载轴承和集中供脂润滑的轴承，应选用流动性好的润滑脂，而需要起密封作用的润滑脂则应选流动性较差的脂。

润滑脂的流动性取决于脂的粘度和稠度。

(2) 耐热性

　　润滑脂受热后其胶体结构将遭到破坏，由半固态为液态而从润滑部位流失，丧失润滑作用。润滑脂在规定的试验条件下由半固态为液态时的温度，称为润滑脂的滴点。

　　一般，最高使用温度必须低于润滑脂滴点10℃～20℃。对于合成润滑脂最高工作温度应低于滴点20℃～30℃。

当然，最高使用温度还要受到使用寿命、换脂周期、脂的氧化安定性等影响。

(3) 氧化安定性和机械安定性

　　润滑脂在贮存和使用过程中抵抗氧化的能力，称为氧化安定性。润滑脂氧化后，将使基础油粘度变大，稠度变小，滴点下降，丧失润滑作用。

　　润滑脂在机械作用下抵抗稠度变化的能力，润滑脂在机械力长期作用下稠度将下降。

(4) 抗水性

　　润滑脂的抗水性能取决于稠化剂和基础油的种类。含烃类稠化剂的润滑脂抗水性能好，皂基润滑脂的抗水性能则是取决于皂基稠化剂的水溶性。如钙基、钡基和铝基润滑脂有较好的抗水性而且钠基润滑脂遇水后易乳化，形成油水型乳化体，使润滑脂流失，丧失润滑作用。

(5) 胶体安定性

　　润滑脂在使用或长期贮存中抵抗分油的能力称为胶体安定性。

　　润滑脂在长期贮存时，表面上会有少量的油析出，这种现象称为分油。在贮存中或使用中大量分油是不利的，影响脂的润滑性能，在使用中分出少量的基础油有利于润滑，是必要的。

3. 润滑脂的种类及其特性

　　润滑脂通常是按稠化剂分类，如分为烃基润滑脂、皂基润滑脂（包括钙基脂、钠基脂、锂基脂、铝基脂、钙－钠基脂、复合钙基脂等），无机润滑脂和有机润滑脂。

(1) 烃基润滑脂

　　以石腊、地腊稠化剂基础油制成的润滑脂和为烃基润滑脂。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，缺点是滴点低。主要作用是做防护用。

(2) 钙基润滑脂

　　是由天然脂肪或合成脂肪酸与氢氧化钙反应生成的钙皂稠化中等粘度石油润滑油制成。

A） 滴点在75℃～100℃之间，最高使用温度不超过65℃。

B） 具有良好的抗水性，遇水不乳化，适用于潮湿环境或与水接触的各种机械的润滑。

C） 具有较短的纤维结构，有良好的机械安定性，因而具有较好的润滑性能和防护性能。

(3) 钠基润滑脂

　　是天然或合成脂肪酸钠皂稠化中等粘度石油润滑油制成。

A） 具有较长的纤维结构和良好的拉丝性，可在振动较大，温度较高的滚动轴承中使用，尤其适于低速、高负荷条件下的润滑、滴点较高，可在100℃或更高的温度下长时间工作。

B） 因脂肪酸钠皂易溶于水，所以钠基脂抗水性差，不适合潮湿或与水接触的场合。

C） 因能吸收水分能减缓机器停车时的冷凝水向金属表面的渗透，有一定的防护性。

(4) 钙－钠基润滑脂

A） 有钙基脂的抗水性，又有钠基脂的耐热性，滴点在120℃左右，使用温度范围为90℃～100℃。

B） 具有良好的机械安定性和泵送性，可用于不太潮湿的条件下。

适用于中等负荷的电机、鼓风机、鼓车底盘、轮毂等部位的流动轴承润滑。

(5) 锂基润滑脂

　　是由天然或合成腊肪酸锂皂稠化石油润滑油或合成润滑油制成，广泛用于飞机、汽车、机床和各种机械设备的轴承润滑中。

A） 滴点高于180℃，可适用于环境温度150℃左右且潮湿的场合。但成本较高。

B） 具有良好的机械安定性、化学安定性，可用于较高转速的轴承润滑。

C） 具有优良的抗水性，可用在潮湿或与水接触的机械部件上。

D） 在润滑脂中添加极压、防锈等添加剂后，可制成多效长寿命润滑脂，锂基脂已成为国外使用最广泛的润滑脂。

(6) 复合钙基润滑脂

A） 耐热性好，滴点高于180℃。

B） 具有良好的抗水性、机械安定性和胶体安定性。

C） 具有较好的极压性。

(7) 复合铝基润滑脂

A） 具有良好的机械安定性和泵送性，适用于集中润滑系统。

B） 具有良好的抗水性和耐高温性能。

(8) 无机润滑脂

主要有膨润土润（滑脂及硅胶润滑脂两类：膨润土润滑脂适用于高温轴承的润滑，最高使用温度可达200℃；硅胶润滑脂可用于真空密封。

(9) 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制成的润滑脂，用于特殊的润滑条件，如：凡士林稠化合成油制成的高温润滑脂可用于200℃～250℃；聚四氟乙烯稠化合成油制成的润滑脂可耐强氧化剂；芳基脲润滑脂具有抗辐射性等。轴承中充填润滑脂的量不宜过多，根据经验以填满轴承空间的1/3～1/2为宜，高速时应仅填充至1/3，转速很低而且对密封要求较严格的情况下，可以填满轴承空间。