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润滑脂的性能及其评定指标
浏览: 发布日期:2018-12-30

润滑(lubrication)脂的使用范围很广,工作条件(tiáo jiàn)差异也很大。不同的机械设备(shèbèi)对润滑脂性能要求很不相同。润滑脂性能是润滑脂组成及其制备工艺的综合体现。润滑脂性能的评价,不但在生产上和研究工作上有决定性的意义,而且在使用部门对润滑脂的选择(Select)和检验上也是必不可少的。根据汽车及工程机械用脂部位的具体情况,对润滑脂的基本要求是:适当的稠度,良好的高低温性能,良好的极压、抗磨性,良好的抗水、防腐、防锈和安定性等。
l.稠度
在规定的剪力或剪速下,测定润滑脂结构体系变形程度以表达体系的结构性,即为稠度的概念。临清森信轴承制造有限公司轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑。此外也有用固体润滑剂润滑的。选用哪种润滑方式,取决于轴承的转速。一般用轴承的dn值表示轴承的速度大小。它是一个与润滑脂在所润滑部位上的保持能力和密封性能,以及与润滑脂的泵送和加注方式有关的重要性能指标。某些润滑点之所以要使用(use)润滑脂,就是因为其有一定的稠度,从而使其具有一定的抵抗流失的能力。不同稠度的润滑脂所适用的机械转速、负荷和环境温度等工作条件不同,因此,稠度是润滑脂的一个重要指标。
润滑脂的稠度等级可用锥入度来表示。润滑脂的锥入度是指在规定时间、温度条件下,规定重量的标准锥体穿入润滑脂试样的深度,以(l/10)mm表示。润滑脂的锥入度测定可按《润滑脂锥入度测定法》(GB/T269—91)规定的方法(method)进行。润滑脂锥入度通常包括不工作、工作、延长工作、块锥入度四种,不工作锥入度一般不象工作锥入度那样能有效地代表使用中润滑脂的稠度,通常检验润滑脂时最好用工作锥入度。延长工作锥入度适用于工作超过60次所测定的锥入度。润滑脂锥入度测定方法概要:在25℃条件下将锥体组合件从锥入计上释放,使锥体沉入试样5s的深度来分别测定润滑脂的上述四种锥入度。
锥入度反映了润滑脂在低剪切速率条件下变形与流动性能。锥入度值越高,脂越软,即稠度越小,越易变形和流动;锥入度值越低,则脂越硬,即稠度越大,越不易变形和流动。由此可见,锥入度可有效地表示润滑脂的稠度,是选用润滑脂的重要依据。我国用锥入度范围来划分润滑脂的稠度牌号。GB7631.1—87和国际上广泛采用的美国润滑脂协会(NLGI)的稠度编号相一致。
2.高温性能
温度对于润滑脂的流动性具有很大影响,温度升高,润滑脂变软,使得润滑脂附着性能降低而易于流失。另外,在较高温度条件下还易使润滑脂的蒸发损失增大,氧化变质与凝缩分油现象严重。润滑脂失效的主要原因,大多是由于凝胶的萎缩和基础油的蒸发损关所致,即润滑脂关效过程的快慢与其使用温度有关。高温性能好的润滑脂可以在较高的使用温度下保持其附着性能,其变质失效过程也较缓慢。润滑脂的高温性能可用滴点、蒸发度和轴承漏失量等指标进行评定。
润滑脂的滴点是指其在规定条件下达到一定流动性时的最低温度,以℃表示。滴点没有绝对的物理意义,它的数值因设备与加热速率不同而异。润滑脂的滴点主要取决于稠化剂的种类与含量,润滑脂的滴点可大致反映其使用温度的上限。显然,润滑脂达到滴点时其已丧失对金属表面的粘附能力。一般地说,润滑脂应在滴点以下20℃~30℃或更低的温度条件下使用。
润滑脂的滴点可按GB/T4929—85《润滑脂滴点测定法》进行测定。方法概要:将润滑脂装入滴点计的脂杯中,在规定的标准条件下,记录润滑脂在试验过程中达到规定流动性时的温度。该标准与ISO/DP2176等效。GB/T3498—83是润滑脂宽温度范围滴点测定法。
润滑脂的蒸发度是指在规定条件(tiáo jiàn)下蒸发后,润滑脂的损失量所占的质量百分数。润滑脂的蒸发度主要取决于所采用的基础油的种类、馏分组成和分子量。高温、宽温度条件下使用的润滑脂,其蒸发度的测定尤为重要,蒸发度可以定性地表示润滑脂上限使用温度。润滑脂基础油蒸发损失,就会使润滑脂中的皂基稠化剂含量相对增大,导致脂的稠度发生变化,使用中会造成内摩擦增大,影响润滑脂的使用寿命。因而,蒸发度指标可以从一定程度上表明润滑脂的高温使用性能。
SH/T0337—92是皿式法测定润滑脂蒸发度的方法。GB/T7325—87是测定润滑脂和润滑油蒸发损失(loss)的方法,方法概要:
把放在蒸发器里的润滑脂试样,置于规定温度(temperature)的恒温浴中,热空气通过试样表面22h,根据试样失重计算蒸发损失。
为了更好地评价车辆及工程机械(装备工业的重要组成部分)所用润滑(lubrication)脂的高温(high temperature)性能,还要通过模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)试验,测定高温条件下轴承的工作特性及测定轴承漏失量。
据统计,绝大部分滚动轴承润滑都采用润滑脂,因此,润滑脂的轴承使用寿命是一项极其重要的性能指标。润滑脂在高温轴承寿命试验机上的评定,可以模拟润滑脂在一定的高温、负荷、转速(Rotational Speed)条件下的工作性能,因此,测得的结果对实际使用具有一定的参考价值。一般是在试验机上观测,当润滑脂达到使用寿命时,脂膜破坏,出现破坏力矩的峰值,试验自动停车,还会伴随出现轴承温升记录指示值剧升和干摩擦噪声,若经反复启动仍不能转动,则表示润滑脂膜巳遭破坏,试验结束,试验所进行的时间就是润滑脂的高温轴承寿命。一般而言,润滑脂的轴承寿命越长,表示其使用期也越长。
SH/T0428—92是高温条件(tiáo jiàn)下润滑脂在抗磨轴承中的工作待性测定法。
测定润滑脂轴承漏失是模拟润滑脂在汽车及工程机械轮载滚动轴承中的工作性能。SH/T0326—92《润滑脂漏失量试验》规定了漏失量测定方法,方法概要:取脂样gDg,往轮毅中装脂样85g,小轴承中装脂样29±0.lg,另一个轴承中装脂样39±0.lg。转速为660r/min±3r/min,轴承温度为105℃±l℃,箱中温度为113℃±l 0.5℃,运行时间为10h,以脂在轴承上被甩出量的多少来衡量润滑脂的工作特性,并在试验结束时注意观察轴承的表面状况。显然,漏失量越大说明润滑脂的高温工作性能越差。
3.低温性能
汽车与工程矾械起步时的温度与环境温度近乎一致,在寒冷地区使用时,要求润滑脂在低温条件下仍能保待良好的润滑性能(xìng néng),它取决于润滑脂低温条件下的相似粘度及低温转矩。
我们知道润滑油的粘度随温度的升高而减小,所以同一种润滑油,由于温度不同,粘度也不同,这种特性称之为仲早特垮。润滑脂的粘温特性则要比润滑油复杂,因为润滑脂结构体系的粘温特性还要随剪力的变化而改变。
润滑脂在一定温度条件下的粘度是随着剪切速率而变化的变量,这种粘度称之为相似粘度,单位为:Pa.s。润滑脂中相似粘度随着剪切速率的增高而降低,但当剪切速率继续增加,润滑脂的相似粘度接近其基础油的粘度后便不再变化。润滑脂相似粘度与剪切速率的变化规律称为粘度-速度特性。粘度随剪切速率变化愈显著,其能量损失愈大。一般可以根据低温(dī wēn)条件下润滑脂相似粘度的允许值来确定润滑脂的低温使用极限。
润滑脂的相似粘度也随温度上升而下降(descend),但仅为基础油的几百甚至几千分之一,所以,润滑脂的粘温特性比润滑油好。
SH/T0048—91规定了润淆脂相似粘度的测定方法,采用的是非恒定流量毛细管粘度计。临清森信轴承制造有限公司当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差的时候,或因轴受力而弯曲或倾斜时,会造成轴承的内外圈轴线发生偏斜。这时,应采用有一定调心性能的调心轴承或带座外球面球轴承。
低温转矩是表示润滑脂在低温条件下使用时阻滞低速度滚珠轴承转动的程度。低温转矩可以表示润滑脂的低温使用性能,用9.8N.cm转矩测出使轴承在1min内转动一周时的最低温度,作为润滑脂的最低使用温度。
润滑脂的低温转矩除了与基础油的低温粘度有关以外,还与润滑脂的强度极限有关。
SH/T0338—92《滚珠轴承润滑油低温转矩测定法》规定了启动与运转转矩的测定方法(method),该方法可测在-20℃条件下滚珠轴承润滑脂的启动与运转转矩,作为评价润滑脂在低温条件下运转阻力大小的评定指标。
4.极压性与抗磨性
涂在相互接触的金属表面间的润滑脂所形成的脂膜,能承受来自轴向与径向的负荷,脂膜具有的承受负荷的特性就称做润滑脂的极压性。一般而言,在基础油中添加了皂基稠化剂后,润滑脂的极压性就增强了。在苛刻条件下使用的润滑脂,常添加有极压剂,以增强其极压性。目前普遍采用四球试验机来测定润滑脂的脂膜强度。SH/T0202—92《润滑脂极压性能测定法(四球机法)》规定了润滑脂极压性能的测定方法,该方法用综合磨损值和烧结点来表示。综合磨损值也称负荷-磨损指数,是用四球法测定润滑剂极压性能时,在规定条件下得到的若干次修正负荷的平均值(The average value)。烧结点也称烧结负荷,指在规定条件下使钢球发生烧结的最低负荷(N)。SH/T0203—92《润滑脂极压性能测定法(梯姆肯试验机法)》用0K值(即最大合用值)来表示润滑脂的极压性能。所渭0K值是指在用梯姆肯法测定润滑剂承压能力的过程中,出现刮伤或卡咬现象时所加负荷的最小值(N)。
润滑油通过保持在运动部件表面间的油膜,防止(fáng zhǐ)金属对金属相接触而磨损的能力称为抗磨性。润滑脂的稠化剂本身就是油性剂,具有较好的抗磨性。在苛刻条件下使用的润滑脂,添加有二硫化钼(MoS2)、石墨等减磨剂和极压剂,因而具有比普通润滑脂更强的抗磨性,这种润滑脂被称为极压型润滑脂。
SH/T0204—92《润滑脂抗磨性能(xìng néng)测定法(四球机法)》规定了润滑脂抗磨性能的测定方法。烟店轴承根据载荷的大小选择轴承时,相比于球轴承的点接触,滚子轴承中的主要元件间是线接触,易用于承受 的载荷,承载后的变形也小。SH/T0427—92《润滑脂齿轮磨损测定法》是用齿轮磨损试验机测定润沿脂抗磨性的方法。
5.抗水性
润滑(lubrication)脂的抗水性表示润滑脂在大气湿度条件下的吸水性能,要求润滑脂在储存和使用中不具有吸收水分的能力。润滑脂吸收水分后,会使稠化剂溶解而致滴点降低,引起腐蚀,从而降低保护作用。有些润滑脂,如复合钙基脂,吸收大气中的水分还会导致变硬,逐步丧失润滑能力。润滑脂的抗水性主要取决于稠化剂的抗水性与乳化性。汽车与工程机械在使用过程中,底盘各摩擦点可能与水接触,这就要求润滑脂具有良好的抗水性。抗水性差的润滑脂吸收大气中水分或遇水后往往造成稠度降低甚至乳化而流失。SH/TO109—92规定了用抗水淋性能测定法测定润滑脂抗水性的方法。方法概要:在规定条件下,将已知量的试样加入试验机轴承(bearing)中,在运转中受水喷淋,根据试验前后轴承中试样质量差值得出因水喷淋而损失的润滑脂量。也可用测定润滑脂溶水性能的方法测定其抗水性。方法概要:在试样中逐次加入定量的水分,测其10万次延长工作锥人度再与试验前60次工作锥入度相比较,其差值大小可评定该试样的溶水性能。
6.防腐性
防腐性是润滑脂阻止与其相接触金属被腐蚀的能力。润滑脂的稠化剂和基础油本身是不会腐蚀金属的,使润滑脂产生腐蚀性的原因很多,主要是由于氧化产生酸性物质(material)所致。一般而言,过多的游离有机酸、碱都会引起腐蚀。腐蚀试验就是检测润滑脂是否对金属有腐蚀作用,测定的方法有好几种,试验条件也各异,但都是在一定温度和试验时间下,通过观察金属片上的变色或产生斑点等现象未判断润滑脂腐蚀性的大小。SH/T0331—92《润滑脂腐蚀试验法》采用100℃,3h,铜(化学式Cu)片、钢片进行测定。GB/T 7326—87《润滑脂铜片腐蚀试验》规定了润滑脂对铜部件酸腐蚀性测定方法,采用100℃,24h,铜片进行测定,分甲法与乙法。甲法是将试验锅片与铜片腐蚀标准色板进行比较,确定腐蚀级别;乙法是检查试验铜片有无变色。GB/T5018—85《润滑脂防腐蚀性试验法》规定了润滑脂防腐蚀性能的试验方法。方法概要:将涂有试样的新轴承,在轻的推力负荷下运转60s,使润滑脂象使用情况那样分布。轴承在52℃±l℃,100X相对湿度条件下存放48h,然后清洗并检查轴承外圈滚道的腐蚀迹象。本方法中的腐蚀是指轴承外圈滚道的任何表面损坏(包括麻点、刻蚀、锈蚀等)或黑色污渍。该方法可以评定在潮湿条件下润滑脂阻止与其相接触金属产生锈蚀及其它形式腐蚀的能力。
7.胶体安定性
胶体安定性是指润滑脂在储存和使用时避兔胶体分解,防止(fáng zhǐ)液体润滑油析出的能力。润滑脂发生皂油分离的倾向性大则说明其胶体安定性不好,将直接导致润滑脂稠度改变。评定润滑脂胶体安定性可采用分油试验进行。GB/T 392—90《润滑脂压力分油测定法》通过测定润滑脂的分油量来评定润滑脂的胶体安定性。方法概要:用加压分油器将油从润滑脂中压出,然后测定压出的油量。SH/T0321—92《润滑脂漏斗分油测定法》,规定了用漏斗分油法测定润滑脂的分油量的方法。SH/T0324—92《润滑脂钢网分油测定法(静态法)》,规定了用钢网分油法测定润滑脂分油量的方法,适用于测定润滑脂在温度升高条件下的分油倾向。
8.氧化安定性
润滑脂在储存与使用时抵抗大气的作用而保持其性质不发生永久变化的能力称为氧化安定性。润滑脂的氧化与其组分,也即稠化剂、添加剂及基础油有关。润滑脂中的稠化剂和基础油,在储存或长期处于高温的情况下很容易被氧化。氧化的结果是产生腐蚀性产物、胶质和破坏润滑结构的物质,这些物质均易引起金属部件的腐蚀和降低润滑脂的使用寿命。由于润滑脂中的金属(特别是锂皂)或其它化合物对基础油的氧化具有促进作用,所以,润滑脂的氧化安定性很大程度上取决于基础油的氧化安定性,且其氧化安定性要比其基础油差,因此润滑脂中普遍加入抗氧剂。SH/T0325—92规定了润滑脂氧化安定性的测定方法。方法概要:在100℃,氧压为0.80MPa下通人氧气,100h后观察氧气的压力降,以不大于0.3MPa为合格。SH/T0335—92规定了润滑脂的化学安定性测定法。
9.机械安定性
机械安定性是指润滑脂在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力。机械安定性差的润滑脂,使用中容易变稀甚至流失,影响脂的寿命。机械安定性也叫剪切安定性,SH/T0122—92《润滑脂滚筒安定性测定法》,规定了润滑脂机械安定性的测定方法。方法概要:用50g试样,在室温(21℃—38℃)条件下,在滚筒试验机上工作2h后,测定试验前后润滑脂的工作锥入度。