潤滑與密封bookmark0潤滑脂流變性對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)性能的影響吳寶杰1劉慶廉1李興林2周銀生3（1.中國石化潤滑油天津分公司天津300480 2.杭州軸承試驗(yàn)研究測(cè)試中心有限公司浙江杭州310022 3.浙江大學(xué)機(jī)械系浙江杭州310027）下的表觀粘度偏低對(duì)軸承振動(dòng)性能有利但潤滑脂的表觀粘度非常小時(shí)，在加工精度較差的中大型軸承上振動(dòng)噪聲性能反而不夠理想；潤滑脂的流變性能對(duì)中小型軸承振動(dòng)噪聲的影響有決定性作用，對(duì)微小型軸承的振動(dòng)性能影響不明顯，這符合摩擦學(xué)行為系統(tǒng)依賴性的規(guī)律。

　　滑原理究1！awb EleetoniePublish通過毛ie管表觀粘度利用預(yù)先測(cè)定的流速和在系統(tǒng)bookmark4流變學(xué)是一門研究物質(zhì)，特別是非牛頓流體或高分子化合物變形和流動(dòng)的科學(xué)。潤滑脂作為一種特種潤滑劑在結(jié)構(gòu)上有一些類似高分子聚合物的性能，它的流變性能數(shù)學(xué)模型一般符合Heishe-Bukley方程。采用該器對(duì)國產(chǎn)潤滑脂的研究發(fā)現(xiàn)，潤滑脂的流變參數(shù)受溫度、基礎(chǔ)油粘度及其稠化劑的影響較大。另一種為毛細(xì)管粘度儀，該器主要用來研究高剪切速度下的表觀粘度，最高剪切速度可以測(cè)到nx10.但毛細(xì)管粘度計(jì)不能測(cè)試潤滑脂表觀粘度的時(shí)間依賴性。YougICho噪聲軸承潤滑脂的開發(fā)與研究，潤滑脂流變性和軸承潤滑脂潤等用毛細(xì)管表觀粘度對(duì)潤滑脂的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)某種潤滑脂而言，測(cè)試溫度和剪切速度對(duì)表觀粘度有決定性的影響。

　　潤滑脂在機(jī)械工作中受到剪切作用，一般載荷的滾動(dòng)軸承中接觸部位的剪切速度通常為103~10以上，最高可到106~107.研究發(fā)現(xiàn)潤滑脂在高剪切速度下表觀粘度迅速降低，此時(shí)潤滑劑的流動(dòng)性得到很大改善。表觀粘度大的潤滑劑由于其表面張力和粘附力的作用難以進(jìn)入接觸區(qū)，這樣會(huì)造成接觸區(qū)油膜厚度和均勻性下降。滾動(dòng)軸承中接觸區(qū)油膜的形成直接影響被潤滑軸承的噪聲性能。為了模擬潤滑脂在滾動(dòng)軸承中受到的真實(shí)剪切過程，本研究作者使用毛細(xì)管型粘度計(jì)對(duì)幾種通用軸承潤滑脂進(jìn)行了研究，結(jié)合在軸承振動(dòng)上的測(cè)試結(jié)果，詳盡分析了潤滑脂流變性和軸承振動(dòng)噪聲性能之間的關(guān)系。

　　表1不同；潤項(xiàng)目1樣2樣3樣4樣試驗(yàn)方法皂基類別鋰基皂纖維密度稠度01mm滴點(diǎn)/C延長工作錐入度0.1mm軸承防銹（52C48h）一級(jí)2試驗(yàn)結(jié)果及討論上，于20°C時(shí)分別測(cè)試不同剪切速率下的表觀粘度。

　　2.1表觀粘度的測(cè)試結(jié)果見表2試驗(yàn)中選擇1234潤滑脂在表觀粘度表2 1潤滑脂不同剪切速度下的表觀粘度變化測(cè)試項(xiàng)目剪切速度AX100s'）穩(wěn)定壓力/MPa粘度系數(shù)八0表觀粘度八，3-s表3 21潤滑脂不同剪切速度下的表觀粘度變化測(cè)試項(xiàng)目剪切速度AX100s'）穩(wěn)定壓力/MPa粘度系數(shù)“0表觀粘度八，3-s表43潤滑脂不同剪切速度下的表觀粘度變化測(cè)試項(xiàng)目剪切速度AX100s'）穩(wěn)定壓力/MPa粘度系數(shù)八0表觀粘度八，3-s表54潤滑脂不同剪切速度下的表觀粘度變化測(cè)試項(xiàng)目剪切速度AX100s'）穩(wěn)定壓力/MPa粘度系數(shù)八0表觀粘度八，s 2.2潤滑脂振動(dòng)變化值的測(cè)試號(hào)為6201、6204和6308數(shù)量4套，運(yùn)轉(zhuǎn)10S口5 4種軸承潤滑脂在不同型號(hào)軸承上的振動(dòng)噪聲性min后分別讀取數(shù)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6能試驗(yàn)于室溫下在S910振動(dòng)上測(cè)試。測(cè)試軸承型表64種潤滑脂潤滑時(shí)6201軸承振動(dòng)性能的測(cè)試結(jié)果樣品名稱1軸承2軸承3軸承4軸承噪聲描述1樣品啟動(dòng)高5 s后穩(wěn)定2樣品無雜音，指針穩(wěn)定后有上升趨勢(shì)3樣品雜音較少，指針向低處穩(wěn)定4樣品無雜音，指針穩(wěn)定表7 4種潤滑脂潤滑時(shí)6204軸承振動(dòng)性能的測(cè)試結(jié)果樣品名稱汽由承2，由承3軸承4軸承噪聲描述樣品指針有飄動(dòng)，伴有較重嘰哩聲2樣品無雜音，指針穩(wěn)定后有上升趨勢(shì)3樣品雜音少，指針穩(wěn)定4樣品無雜音，指針穩(wěn)定表8 4種潤滑脂潤滑時(shí)6 308軸承振動(dòng)性能的測(cè)試結(jié)果樣品名稱1！由承2*軸承3軸承4軸承噪聲描述樣品指針有飄動(dòng)上升，伴有較重嘰哩聲2樣品無雜音，指針穩(wěn)定后有上升趨勢(shì)3樣品雜音少，指針穩(wěn)定樣品無雜音，指針上升2.3討論從潤滑脂在高剪切速度下的表觀粘度變化數(shù)據(jù)和相關(guān)的振動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)，可以看出潤滑脂的流變性能對(duì)中小型軸承振動(dòng)噪聲的影響有決定性作用，而對(duì)微小型軸承的振動(dòng)性能影響不明顯，這也符合摩擦學(xué)行為系統(tǒng)依賴性的規(guī)律n.另外，從測(cè)試結(jié)果還可以看出，當(dāng)潤滑脂在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)剪切速度下的表觀粘度相對(duì)較低時(shí)，軸承振動(dòng)性能有變好的傾向，但是當(dāng)潤滑脂的表觀粘度非常小時(shí)在加工精度較差的中大型軸承上其振動(dòng)噪聲性能反而直接影響到被潤滑軸承的振動(dòng)噪聲性能。潤滑脂對(duì)滾動(dòng)軸承的潤滑被認(rèn)為是乏油潤滑，潤滑劑向滾道補(bǔ)充的能力直接控制著油膜的厚度及軸承的潤滑狀態(tài)。滾動(dòng)軸承的滾子相繼經(jīng)過同一接觸點(diǎn)的時(shí)間間隔非常短，在這段時(shí)間內(nèi)潤滑脂會(huì)靠表面張力和自身重力重新遷移回到軌道。另外，根據(jù)赫茲接觸原理，在流體運(yùn)動(dòng)的反方向，即潤滑劑的出口區(qū)，由于壓力的驟然降低會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，此壓力為潤滑脂的回流增加了動(dòng)力。表觀粘度大的潤滑脂由于其表面張力和粘附力的作用進(jìn)入接觸區(qū)的遷移能力較差，這樣會(huì)造成接觸區(qū)不夠理可見」動(dòng)軸承承中接觸區(qū)油膜的形盛Mblish的油膜厚度和均勻生下降。表現(xiàn)在振動(dòng)上。為噪聲分貝值高，聲音較差。但是在軸承剪切接觸區(qū)潤滑脂的粘度太小時(shí)，雖然潤滑劑進(jìn)入接觸區(qū)相對(duì)容易，但是根據(jù)彈流潤滑原理可知，較小粘度的潤滑劑在接觸區(qū)形成的潤滑油膜厚度也較小，這可能是4潤滑脂在軸承測(cè)試中振動(dòng)值相對(duì)較高的原因。所以，控制潤滑脂的流變粘度在一個(gè)合適的范圍是解決軸承振動(dòng)問題的關(guān)鍵。

　　在一定的表觀粘度范圍內(nèi)，稠化劑含量高的潤滑脂和稠化劑含量低的潤滑脂相比，可以在一定程度上阻尼滾動(dòng)體在軸向的竄動(dòng)，反映在軸承測(cè)試上綜合表現(xiàn)為振動(dòng)值和噪聲的穩(wěn)定性好。軸承的滾動(dòng)體在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生振動(dòng)的激勵(lì)力來源于3個(gè)方向：一個(gè)為滾子徑向跳動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)主要受接觸區(qū)油膜形成狀況的影響，油膜穩(wěn)定性高、厚度大對(duì)徑向跳動(dòng)有決定性的貢獻(xiàn)；另一個(gè)為水平方向上滾子和保持器周期的碰撞而產(chǎn)生的振動(dòng)波，潤滑脂流動(dòng)性差會(huì)使該振動(dòng)波產(chǎn)生無序的波動(dòng)，從而使軸承在噪聲測(cè)試時(shí)產(chǎn)生有規(guī)律的嘰哩聲；最后一種振源為滾子在軸向的竄動(dòng)，滾動(dòng)體和內(nèi)外圈密合度小的軸承該類振動(dòng)要小一些，一般中高速軸承受設(shè)計(jì)額定轉(zhuǎn)速的限定，密合度要大一些，所以滾動(dòng)體在軸向有一定的竄動(dòng)。由電子顯微鏡觀察到的潤滑脂照片可以看到，稠化劑濃度的提高使纖維變短，密度增加。稠化纖維由有機(jī)鹽結(jié)晶而成，其韌性比基礎(chǔ)油要高得多，對(duì)外來力量的緩沖能力也相應(yīng)較強(qiáng)。通過特定的工藝合成的3潤滑脂比一般潤滑脂的稠化劑濃度高1倍，在軸承振動(dòng)測(cè)試中3潤滑脂在中小軸承中表現(xiàn)出了較為理想的效果。

　　加工精度相對(duì)較低的中型軸承和加工精度高的微小型軸承相比軸承表面粗糙度大，零部件的配合游隙范圍寬，同樣轉(zhuǎn)速下相鄰兩個(gè)滾子通過一點(diǎn)的時(shí)間間隔要小幾倍。表觀粘度高的潤滑脂相對(duì)粘度小的潤滑脂要經(jīng)過較長時(shí)間才能補(bǔ)充到軌道中去，潤滑劑進(jìn)入接觸區(qū)的困難會(huì)造成乏油潤滑加劇，從而引起平均油膜厚度形成的不穩(wěn)定，反映在軸承振動(dòng)上會(huì)出現(xiàn)數(shù)值的飄動(dòng)和異常的聲音。在加工精度較高的微小軸承中，表面加工精度非常高，配合游隙相對(duì)較小，由于潤滑脂的纖維顆粒度要大于該類軸承的表面粗糙度和游隙配合尺寸，這樣滾動(dòng)軸承的潤滑油膜主要由潤滑脂分離出的基礎(chǔ)油組成，潤滑脂的流動(dòng)性對(duì)之影響不大。

　　3結(jié)論潤滑脂在一定剪切速度下的表觀粘度相對(duì)較低時(shí)軸承振動(dòng)性能有變好傾向，但是當(dāng)潤滑脂的表觀粘度非常小時(shí)，在加工精度較差的中大型軸承上振動(dòng)噪聲性能反而不夠理想。

　　潤滑脂的流變性能在中小型軸承上對(duì)其振動(dòng)噪聲的影響有決定性作用，而對(duì)微小型軸承的振動(dòng)性能影響不明顯，這也符合摩擦學(xué)行為系統(tǒng)依賴性的規(guī)律。

　　在一定的表觀粘度范圍內(nèi)，稠化劑含量高可以在一定程度上阻尼滾動(dòng)體在軸向的竄動(dòng)，反映在軸承測(cè)試上綜合表現(xiàn)為振動(dòng)值的穩(wěn)定性高。