潤(rùn)滑與密封bookmark0潤(rùn)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(guó)石化潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(guò)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(mén)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(rùn)滑脂作為一種特種潤(rùn)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(guó)產(chǎn)潤(rùn)滑脂的研究發(fā)現(xiàn)，潤(rùn)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(lái)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(rùn)滑脂表觀粘度的時(shí)間依賴性。YougICho噪聲軸承潤(rùn)滑脂的開(kāi)發(fā)與研究，潤(rùn)滑脂流變性和軸承潤(rùn)滑脂潤(rùn)等用毛細(xì)管表觀粘度對(duì)潤(rùn)滑脂的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)某種潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑脂在高剪切速度下表觀粘度迅速降低，此時(shí)潤(rùn)滑劑的流動(dòng)性得到很大改善。表觀粘度大的潤(rùn)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(rùn)滑軸承的噪聲性能。為了模擬潤(rùn)滑脂在滾動(dòng)軸承中受到的真實(shí)剪切過(guò)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(zhǎng)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(jiàn)表2試驗(yàn)中選擇1234潤(rùn)滑脂在表觀粘度表2 1潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(jiàn)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(rùn)滑脂潤(rùn)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(wú)雜音，指針?lè)€(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(wú)雜音，指針?lè)€(wěn)定表7 4種潤(rùn)滑脂潤(rùn)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(wú)雜音，指針?lè)€(wěn)定后有上升趨勢(shì)3樣品雜音少，指針?lè)€(wěn)定4樣品無(wú)雜音，指針?lè)€(wěn)定表8 4種潤(rùn)滑脂潤(rùn)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(wú)雜音，指針?lè)€(wěn)定后有上升趨勢(shì)3樣品雜音少，指針?lè)€(wěn)定樣品無(wú)雜音，指針上升2.3討論從潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)滑軸承的振動(dòng)噪聲性能。潤(rùn)滑脂對(duì)滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑被認(rèn)為是乏油潤(rùn)滑，潤(rùn)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(rùn)滑狀態(tài)。滾動(dòng)軸承的滾子相繼經(jīng)過(guò)同一接觸點(diǎn)的時(shí)間間隔非常短，在這段時(shí)間內(nèi)潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑脂的回流增加了動(dòng)力。表觀粘度大的潤(rùn)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(jiàn)」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(rùn)滑脂的粘度太小時(shí)，雖然潤(rùn)滑劑進(jìn)入接觸區(qū)相對(duì)容易，但是根據(jù)彈流潤(rùn)滑原理可知，較小粘度的潤(rùn)滑劑在接觸區(qū)形成的潤(rùn)滑油膜厚度也較小，這可能是4潤(rùn)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(rùn)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(wèn)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(rùn)滑脂和稠化劑含量低的潤(rùn)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(lái)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(rùn)滑脂流動(dòng)性差會(huì)使該振動(dòng)波產(chǎn)生無(wú)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(rùn)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(lái)力量的緩沖能力也相應(yīng)較強(qiáng)。通過(guò)特定的工藝合成的3潤(rùn)滑脂比一般潤(rùn)滑脂的稠化劑濃度高1倍，在軸承振動(dòng)測(cè)試中3潤(rùn)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(guò)一點(diǎn)的時(shí)間間隔要小幾倍。表觀粘度高的潤(rùn)滑脂相對(duì)粘度小的潤(rùn)滑脂要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能補(bǔ)充到軌道中去，潤(rùn)滑劑進(jìn)入接觸區(qū)的困難會(huì)造成乏油潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑油膜主要由潤(rùn)滑脂分離出的基礎(chǔ)油組成，潤(rùn)滑脂的流動(dòng)性對(duì)之影響不大。

　　3結(jié)論潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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。