滚动轴承的润滑方式

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　　摘要:本文首先对滚动轴承的润滑形式进行分类,对滚动轴承的润滑方式及润滑方式的选择进行了阐述,详细对各类润滑所具有的特点及使用场合做了研究及论述,最终使读者对轴承润滑的方式会进行针对性地选择、使用。
　　关键词:轴承;脂润滑;油润滑;润滑方式;润滑选择;润滑
　　
　　滚动轴承是机械传动中应用非常广泛的一类机械元件,它一般由滚动体、内圈、外圈和保持架四大件组成。当轴承工作时,往往是内圈(外圈)转动而另外一个套圈保持固定,滚动体沿着滚道既作自转又作公转运动,保持架随着滚动体的公转而作圆周运动,其运动状况主要是滚动兼滑动摩擦。由于摩擦会引起局部的热变形,加速零件表面的磨损而造成运转误差增大以至使主轴报废。
　　为保证轴承安全可靠运转,在轴承工作时为尽量减少摩擦和磨损,避免轴承表面形成点蚀而造成失效,就要求对轴承必须进行润滑。正常的润滑对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温度、振动等有显著地改善作用。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。滚动轴承的润滑设计的内容主要包括:合理的润滑方法的确定,润滑剂的正确选用,润滑剂用量的定量计算及换油周期的确定。滚动轴承润滑一般可以根据使用的润滑剂种类分为油润滑、脂润滑和和固体润滑三大类。下面就滚动轴承的三种润滑方式及各自润滑所具有的特点、应用场合进行详细论述:
　　
　　一、油润滑
　　
　　当滚动轴承在高温、高速条件下工作时,须采用机油润滑。常用的润滑油有机械油、高速机械油、汽轮机油、压缩机油、变压器油和汽缸油等。当采用机油润滑时,润滑油的粘度大小是形成润滑油膜好坏的前提,为使滚道与滚动体接触表面间形成足够厚度的润滑油膜,机油粘度应保证在工作温度下不丧失其最低粘度。故在选择润滑时,其机油粘度应保证在运行温度下能为轴承提供足够的润滑。一般来说,轴承的转速高时选用低粘度的润滑油;轴承承受的负荷重时则应使用较高粘度的润滑油。根据油润滑时所选用润滑系统结构的不同,可把油润滑分为以下几类:
　　一)油浴润滑
　　油浴润滑是使用极为普遍且十分简便的润滑方式之一,适用于低、中速运转的轴承。润滑油由旋转的轴承零件带起并对轴承实施润滑后再流回油箱中。采用此方法润滑时要注意油量的控制,油面高度应稍低于最下方轴承滚动体的中心线,过多的油量将导致过大温升的搅动,油量不足又会造成轴承早期失效,建议用油位指示器检验(保持)适当的油位。
　　二)滴油润滑
　　滴油润滑是利用润滑油的自重,一滴一滴地滴到摩擦副上。在其供油部位配油针阀式的注油杯。这种润滑方法多用于数量不多而又容易靠近的摩擦副上,如机床导轨、轴承、齿轮、链条等部位的润滑。当轴承部件需定量供应润滑油时则可采用滴油润滑,滴油量一般以每3～8秒一滴为宜,因为过多的油量会引起轴承温升增加。
　　三)循环油润滑
　　当轴承运转速度较高时轴承温升也会相应增加,因而产生机油的老化。采用循环油润滑可有效防止上述现象的产生。润滑油通过油泵送到轴承部件,在位于轴承的一端装一个进油口,并在轴承的另一端装一个出油口。通过轴承后的润滑油经过滤、冷却后可循环使用。由于润滑油在循环过程中可带走一定的热量,从而能保证轴承始终维持在较低温度下工作,故此方法适用于转速较高的轴承部件。但要注意出油口应比进油口大,以使没有剩余的油留在轴承座中。
　　四)喷油润滑
　　当轴承在低--中载荷高速运转时,滚动体和保持架也以相当高的转速旋转而使轴承周围形成空气涡流。为确保有足够量的润滑油供给高速运转的轴承,必须从轴承一端用高压喷射的方法将润滑油喷至轴承内并对轴承实施润滑,润滑后油液再由另一端重新流入油箱。采用此种方法且为了有效地进行润滑轴承,应注意使高压喷嘴的位置位于内圈和保持架中心之间,润滑油的喷射速度应不低于15m/s且油直接注入轴承。
　　五)油气润滑
　　当轴承处于高速、高温和重载荷下工作时,用压缩空气及少量的润滑油混合形成油雾喷射到各运转的轴承中。采用该方法与其他润滑方式相比可使其运行温度最低,故允许轴承的转速可达最高。高压气流既可用来冷却轴承,还可有效地防止杂质侵入。
　　以上几种润滑方式是轴承的油润滑,为了保证对轴承的润滑始终维持在良好状态下,采用油润滑时应定期更换润滑油,更换周期视润滑方式的不同而异。油浴润滑时只要运行温度不超过50℃,并且没有污染现象发生,一般一年换一次即可。但随着温度的升高,更换周期相应缩短,如运行温度达100℃时,必须每三个月换一次油。采用循环油润滑时,应视机油的循环快慢及机油是否经过冷却而定,其换油周期只能通过试验运转对机油定期检查,视油是否有污染和氧化现象而定。采用此方法润滑时,设备保养和更换润滑剂方便但润滑装置复杂,密封困难,且机油属一次性使用,不存在更换问题。

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　　二、脂润滑
　　
　　脂润滑不需要特殊的供油系统,具有密封装置简易、维修费用低以及润滑脂成本较低等优点,在低速、中速、中温运转的轴承中使用很普遍。特别是近年来抗磨添加剂的问世及不断发展,提高了脂的润滑性能,使脂润滑得到了更广泛的应用。最常用的润滑脂有钙基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。不同的润滑脂在物理机械性能及适应温度等方面存在较大的差异。应根据不同的工况条件选择适当的润滑脂种类以满足其使用要求。一般情况下,轴承在出厂时已内装有某种基类润滑脂,如用户对润滑脂的要求有变化,可与具体的生产厂家直接联系进行针对性的生产。
　　在实际生产中进行润滑脂的选择时,主要应按工作温度、轴承负荷和转速三个方面进行考虑。
　　一)按工作温度选择
　　由于润滑脂的粘度与温度关系甚密,一般润滑脂的粘度对球轴承不应低于13mm2/s,对滚子轴承不应低于20mm2/s。在具体选择润滑脂时,应重点考虑润滑脂的滴点、针入度和低温性能。一般轴承的工作温度须低于润滑脂滴点10～20℃。当选用合成润滑脂时,其工作温度应低于滴点温度20～30℃。具体温度下润滑脂的选择原则有以下三点:
　　1)工作温度在50～70℃时,多采用双脂或者硅油等合成润滑油稠化的润滑脂。
　　2)工作温度在70℃ 以内的低转速主轴中,多采用钠基润滑脂;中速时选用铝基脂;高速时选用锂基润滑脂或特种润滑脂。
　　3)工作温度在15℃ 以内时,可选用高粘度矿物油稠化的润滑脂,也可采用硅油稠化的锂基润滑脂。
　　二)按轴承负荷选择
　　轴承的负荷越大,润滑脂的粘度亦应越高,即选用针入度小的润滑脂类型,以保证在负荷作用下在接触面间有效地形成润滑油膜。随着轴承负荷的递减,选用润滑脂的粘度也应随之降低。
　　三)按轴承工作转速选用
　　由于轴承的转速越高,套圈、滚动体和保持架运动中引起的摩擦发热也大,故使不同轴承类型的dn值(d为滚动轴承内径,单位mm;n为轴承转速,单位r/min表示轴承的速度大小)限制在某一特定范围内,对深沟球轴承、调心球轴承和角接触球轴承为160000;圆柱滚子轴承为120000;圆锥滚子轴承为100000;调心滚子轴承为80000;推力球轴承为40000。
　　由于轴承使用场合的特殊需要,还应按不同润滑脂所具有的其它性能进行选用,如在潮湿或水分较多的工况条件下,钙剂脂因不易溶于水应为首选对象,钠基脂易溶于水则应在干燥和水分少的环境条件下使用。因此,轴承润滑脂的选择,应该满足由工作的具体生产条件来决定润滑脂类型的原则。
　　
　　三、固体润滑
　　
　　如果使用油润滑和脂润滑达不到轴承所要求的润滑条件,或无法满足特定的工作条件时,则可以使用固体润滑剂,或设法提高轴承自身的润滑性能。在满足使用条件下,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、高压、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(下转69页)(上接68页)有一定效果。
　　综上所述,轴承润滑方式的选择应是一个综合性的判断过程,要做出对轴承的合理润滑,必须从机械结构、轴承安装的部位、轴承承受载荷的轻重以及具体生产环境等各种因素进行综合考虑。当然,随着科学技术的不断发展以及新型材料和制造工艺的推陈出新,利用润滑来防止机械零件的失效定是一个不断发展与改良的课题,也应该是广大科技工作者以及机械行业从业者们共同思考的问题。
　　
　　参考文献:
　　[1] 刘泽久﹒滚动轴承应用手册〔J〕﹒北京:机械工业出版社2006 .1
　　[2] 王红军﹒滚动轴承测试技术〔M〕﹒北京:机械工业出版社 2008.4
　　[3] 方希铮编著﹒滚动轴承选用指南〔M〕﹒广西:广西科学技术出版社 1997.1