滾動軸承是機械傳動中應用非常廣泛的一類機械元件,它一般由滾動體、內(nèi)圈、外圈和保持架四大件組成。當軸承工作時,往往是內(nèi)圈(外圈)轉(zhuǎn)動而另外一個套圈保持固定,滾動體沿著滾道既作自轉(zhuǎn)又作公轉(zhuǎn)運動,保持架隨著滾動體的公轉(zhuǎn)而作圓周運動,其運動狀況主要是滾動兼滑動摩擦。由于摩擦會引起局部的熱變形,加速零件表面的磨損而造成運轉(zhuǎn)誤差增大以至使主軸報廢。
為保證軸承安全可靠運轉(zhuǎn),在軸承工作時為盡量減少摩擦和磨損,避免軸承表面形成點蝕而造成失效,就要求對軸承必須進行潤滑。正常的潤滑對滾動軸承的疲勞壽命和摩擦、磨損、溫度、振動等有顯著地改善作用。分析軸承損壞的原因表明,40%左右的軸承損壞都與潤滑不良有關(guān)。滾動軸承的潤滑設計的內(nèi)容主要包括:合理的潤滑方法的確定,潤滑劑的正確選用,潤滑劑用量的定量計算及換油周期的確定。滾動軸承潤滑一般可以根據(jù)使用的潤滑劑種類分為油潤滑、脂潤滑和和固體潤滑三大類。下面就滾動軸承的三種潤滑方式及各自潤滑所具有的特點、應用場合進行詳細論述:
一、油潤滑
當滾動軸承在高溫、高速條件下工作時,須采用機油潤滑。常用的潤滑油有機械油、高速機械油、汽輪機油、壓縮機油、變壓器油和汽缸油等。當采用機油潤滑時,潤滑油的粘度大小是形成潤滑油膜好壞的前提,為使?jié)L道與滾動體接觸表面間形成足夠厚度的潤滑油膜,機油粘度應保證在工作溫度下不喪失其最低粘度。故在選擇潤滑時,其機油粘度應保證在運行溫度下能為軸承提供足夠的潤滑。一般來說,軸承的轉(zhuǎn)速高時選用低粘度的潤滑油;軸承承受的負荷重時則應使用較高粘度的潤滑油。根據(jù)油潤滑時所選用潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同,可把油潤滑分為以下幾類:
一)油浴潤滑
油浴潤滑是使用極為普遍且十分簡便的潤滑方式之一,適用于低、中速運轉(zhuǎn)的軸承。潤滑油由旋轉(zhuǎn)的軸承零件帶起并對軸承實施潤滑后再流回油箱中。采用此方法潤滑時要注意油量的控制,油面高度應稍低于最下方軸承滾動體的中心線,過多的油量將導致過大溫升的攪動,油量不足又會造成軸承早期失效,建議用油位指示器檢驗(保持)適當?shù)挠臀弧?nbsp;
二)滴油潤滑
滴油潤滑是利用潤滑油的自重,一滴一滴地滴到摩擦副上。在其供油部位配油針閥式的注油杯。這種潤滑方法多用于數(shù)量不多而又容易靠近的摩擦副上,如機床導軌、軸承、齒輪、鏈條等部位的潤滑。當軸承部件需定量供應潤滑油時則可采用滴油潤滑,滴油量一般以每3～8秒一滴為宜,因為過多的油量會引起軸承溫升增加。
三)循環(huán)油潤滑
當軸承運轉(zhuǎn)速度較高時軸承溫升也會相應增加,因而產(chǎn)生機油的老化。采用循環(huán)油潤滑可有效防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生。潤滑油通過油泵送到軸承部件,在位于軸承的一端裝一個進油口,并在軸承的另一端裝一個出油口。通過軸承后的潤滑油經(jīng)過濾、冷卻后可循環(huán)使用。由于潤滑油在循環(huán)過程中可帶走一定的熱量,從而能保證軸承始終維持在較低溫度下工作,故此方法適用于轉(zhuǎn)速較高的軸承部件。但要注意出油口應比進油口大,以使沒有剩余的油留在軸承座中。
四)噴油潤滑
當軸承在低--中載荷高速運轉(zhuǎn)時,滾動體和保持架也以相當高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)而使軸承周圍形成空氣渦流。為確保有足夠量的潤滑油供給高速運轉(zhuǎn)的軸承,必須從軸承一端用高壓噴射的方法將潤滑油噴至軸承內(nèi)并對軸承實施潤滑,潤滑后油液再由另一端重新流入油箱。采用此種方法且為了有效地進行潤滑軸承,應注意使高壓噴嘴的位置位于內(nèi)圈和保持架中心之間,潤滑油的噴射速度應不低于15m/s且油直接注入軸承。
五)油氣潤滑
當軸承處于高速、高溫和重載荷下工作時,用壓縮空氣及少量的潤滑油混合形成油霧噴射到各運轉(zhuǎn)的軸承中。采用該方法與其他潤滑方式相比可使其運行溫度最低,故允許軸承的轉(zhuǎn)速可達最高。高壓氣流既可用來冷卻軸承,還可有效地防止雜質(zhì)侵入。
以上幾種潤滑方式是軸承的油潤滑,為了保證對軸承的潤滑始終維持在良好狀態(tài)下,采用油潤滑時應定期更換潤滑油,更換周期視潤滑方式的不同而異。油浴潤滑時只要運行溫度不超過50℃,并且沒有污染現(xiàn)象發(fā)生,一般一年換一次即可。但隨著溫度的升高,更換周期相應縮短,如運行溫度達100℃時,必須每三個月?lián)Q一次油。采用循環(huán)油潤滑時,應視機油的循環(huán)快慢及機油是否經(jīng)過冷卻而定,其換油周期只能通過試驗運轉(zhuǎn)對機油定期檢查,視油是否有污染和氧化現(xiàn)象而定。采用此方法潤滑時,設備保養(yǎng)和更換潤滑劑方便但潤滑裝置復雜,密封困難,且機油屬一次性使用,不存在更換問題。
二、脂潤滑
脂潤滑不需要特殊的供油系統(tǒng),具有密封裝置簡易、維修費用低以及潤滑脂成本較低等優(yōu)點,在低速、中速、中溫運轉(zhuǎn)的軸承中使用很普遍。特別是近年來抗磨添加劑的問世及不斷發(fā)展,提高了脂的潤滑性能,使脂潤滑得到了更廣泛的應用。最常用的潤滑脂有鈣基潤滑脂、鋰基潤滑脂、鋁基潤滑脂和二硫化鉬潤滑脂等。不同的潤滑脂在物理機械性能及適應溫度等方面存在較大的差異。應根據(jù)不同的工況條件選擇適當?shù)臐櫥N類以滿足其使用要求。一般情況下,軸承在出廠時已內(nèi)裝有某種基類潤滑脂,如用戶對潤滑脂的要求有變化,可與具體的生產(chǎn)廠家直接聯(lián)系進行針對性的生產(chǎn)。
在實際生產(chǎn)中進行潤滑脂的選擇時,主要應按工作溫度、軸承負荷和轉(zhuǎn)速三個方面進行考慮。
一)按工作溫度選擇
由于潤滑脂的粘度與溫度關(guān)系甚密,一般潤滑脂的粘度對球軸承不應低于13mm2/s,對滾子軸承不應低于20mm2/s。在具體選擇潤滑脂時,應重點考慮潤滑脂的滴點、針入度和低溫性能。一般軸承的工作溫度須低于潤滑脂滴點10～20℃。當選用合成潤滑脂時,其工作溫度應低于滴點溫度20～30℃。具體溫度下潤滑脂的選擇原則有以下三點:
1)工作溫度在50～70℃時,多采用雙脂或者硅油等合成潤滑油稠化的潤滑脂。
2)工作溫度在70℃ 以內(nèi)的低轉(zhuǎn)速主軸中,多采用鈉基潤滑脂;中速時選用鋁基脂;高速時選用鋰基潤滑脂或特種潤滑脂。
3)工作溫度在15℃ 以內(nèi)時,可選用高粘度礦物油稠化的潤滑脂,也可采用硅油稠化的鋰基潤滑脂。
二)按軸承負荷選擇
軸承的負荷越大,潤滑脂的粘度亦應越高,即選用針入度小的潤滑脂類型,以保證在負荷作用下在接觸面間有效地形成潤滑油膜。隨著軸承負荷的遞減,選用潤滑脂的粘度也應隨之降低。
三)按軸承工作轉(zhuǎn)速選用
由于軸承的轉(zhuǎn)速越高,套圈、滾動體和保持架運動中引起的摩擦發(fā)熱也大,故使不同軸承類型的dn值(d為滾動軸承內(nèi)徑,單位mm;n為軸承轉(zhuǎn)速,單位r/min表示軸承的速度大小)限制在某一特定范圍內(nèi),對深溝球軸承、調(diào)心球軸承和角接觸球軸承為160000;圓柱滾子軸承為120000;圓錐滾子軸承為100000;調(diào)心滾子軸承為80000;推力球軸承為40000。
由于軸承使用場合的特殊需要,還應按不同潤滑脂所具有的其它性能進行選用,如在潮濕或水分較多的工況條件下,鈣劑脂因不易溶于水應為首選對象,鈉基脂易溶于水則應在干燥和水分少的環(huán)境條件下使用。因此,軸承潤滑脂的選擇,應該滿足由工作的具體生產(chǎn)條件來決定潤滑脂類型的原則。
三、固體潤滑
如果使用油潤滑和脂潤滑達不到軸承所要求的潤滑條件,或無法滿足特定的工作條件時,則可以使用固體潤滑劑,或設法提高軸承自身的潤滑性能。在滿足使用條件下,將少量固體潤滑劑加入潤滑脂中,如加入3～5%的1號二硫化鉬可減少磨損,提高抗壓耐熱能力,對于高溫、高壓、高真空、耐腐蝕、抗輻射,以及極低溫等特殊條件,把固體潤滑劑加入工程塑料或粉末冶金材料中,可制成具有自潤滑性能的軸承零件,如用粘結(jié)劑將固體潤滑劑粘結(jié)在滾道、保持架和滾動體上,形成潤滑薄膜,對減少摩擦和磨損(下轉(zhuǎn)69頁)(上接68頁)有一定效果。
綜上所述,軸承潤滑方式的選擇應是一個綜合性的判斷過程,要做出對軸承的合理潤滑,必須從機械結(jié)構(gòu)、軸承安裝的部位、軸承承受載荷的輕重以及具體生產(chǎn)環(huán)境等各種因素進行綜合考慮。