潤滑脂組成對軸承噪音的影響

目前約有80%的滾動軸承均使用潤滑脂潤滑,潤滑脂已被認為是軸承內圈、外圈、滾動體和保持架之后不可缺少的第五大“元件”,因此潤滑脂成為影響軸承噪音的主要因素。隨著軸承制造業的發展,低噪聲軸承的制造精度有很大的提高,當加工精度達到一定水平時,其本身產生的噪音越來越小,此時潤滑脂對降低軸承運轉噪聲的作用越來越重要。低噪音潤滑脂在軸承上的廣泛應用還由于其降低了軸承噪音,延長了軸承壽命,改善了環境質量。


  1.基礎油的影響
  環烷基礦物油、聚 α- 烯烴油( PAO )、酯類油及其混合油是大多低噪音潤滑脂采用的基礎油,不同基礎油,不同粘度對潤滑脂的降噪效果不同,在一定范圍內,潤滑脂的噪音隨著基礎油粘度的增加而減小。

  天然礦物油降低軸承噪音的性能最優,其次是合成烴油,酯類油稍差。 以環烷基礦物油、 PAO 、 多元醇酯、 雙酯以及它們的混合油為原料,使用預制皂制脂法制備潤滑脂,不同的基礎油用不同的制備方法,發現以環烷基油、環烷基油 + 多元醇酯混合基礎油制備的潤滑脂具有較好的噪音特性, PAO 和雙酯不利于降低潤滑脂的噪音。

  通過研究不同基礎油對軸承噪音影響,在一定范圍內,提高天然礦物基礎油的粘度有利于降低軸承的噪音。同時在潤滑脂中加入某些聚合物可以增加脂的降噪效果。 潤滑脂基礎油粘度對降低軸承噪音的影響可解釋為潤滑脂具有降低和衰減引起軸承內外振動的交變力, 基礎油粘度越高,效果就越好。 但是,在低溫下由于潤滑脂的分油能力降低,基礎油粘度增大會使振動和噪音增大。 從一些低噪音潤滑脂產品(如 SKF 、 NSK 、德國 KLU-BER 、殼牌以及 ESSO 公司的低噪音潤滑脂) 的技術指標和產品介紹中可以看出,潤滑脂的基礎油大多為礦物油、酯類油、合成烴及其混合油,發現具有較高壓粘系數的低粘度環烷基油有良好的降噪效果。


  2.稠化劑的影響
  不同種類和不同結構的稠化劑對潤滑脂降噪效果不一樣,皂纖維結構和皂含量對軸承噪音具有一定的影響。 在眾多稠化劑當中,鋰基潤滑脂和聚脲基潤滑脂的降噪效果較好。專家在對鋰基潤滑脂、 脲基潤滑脂和鋁基潤滑脂進行比較研究中,認為鋰基潤滑脂的降噪效果最好。也有一些專家認為皂纖維短的潤滑脂有利于降低軸承的噪音。有人研究了不同因素對鋰基脂噪音的影響,發現皂微粒越小,噪音越小。指出在一定的表觀粘度范圍內,稠化劑含量高可以在一定程度上阻止滾動體的軸向竄動,提高振動值的穩定性??偟膩碚f,稠化劑對潤滑脂噪音影響主要表現在皂纖維的結構上,一定條件下,短纖維皂的降噪效果較好,但要求有較高的潔凈度。


  3.添加劑的影響
  潤滑脂中的添加劑可以改善脂的某些性能,增強脂的使用性能,但添加劑(尤其是一些極性添加劑) 的加入會對潤滑脂膠體結構有一定的影響。Gow 認為,約 90% 的添加劑會破壞潤滑脂中稠化劑的結構, 有的甚至會在外部環境的促成下發生反應,生成雜質,因此添加劑同基礎油和稠化劑的配伍性對潤滑脂的噪音也具有一定的影響。專家指出,添加劑在接觸區的存在形式對減振效果產生重要影響,添加劑在潤滑脂中的結晶粒子直徑達到5 μm~10 μm 時,噪音就會增大 ,高分子聚合物添加劑可增加油膜厚度,達到降低噪音的目的。


  4.其他因素的影響
  不同工藝制備的潤滑脂會形成不同的內部結構,都會對軸承噪音產生不同的影響。 專家在探討了制造工藝對軸承振動和噪音的影響,采用礦物基礎油, 快冷方式制備的潤滑脂的噪音值稍低;而采用混合基礎油,快冷方式制備的潤滑脂的噪音值增大。

  另外,潤滑脂的流變性、動態分油、油膜厚度及所含雜質等也會影響潤滑脂的降噪效果。特別是雜質的大小、形狀、強度對潤滑脂噪音具有一定的影響。通過研究潤滑脂的結晶物析出與軸承振動發現,潤滑脂在儲存一段時間之后會析出某些結晶物,能導致軸承振動增加,但是這種影響可以通過升溫恢復而降低。

  在一定的軸承型號范圍內,潤滑脂的動態分油和軸承的振動性能有很強的對應關系,動態分油影響著油膜的形成和軸承運轉時的潤滑狀態, 潤滑脂在使用一段時間后,有可能會出現貧油潤滑的現象,貧油現象使高溫潤滑脂和基礎油粘度高的潤滑脂容易在小型軸承中出現噪音 。通過實例計算表明,在徑向載荷不高的情況下, 油膜的存在對軸承剛度影響較大,但隨著徑向載荷的增大,油膜對軸承剛度的影響逐漸減弱, 而軸承運轉時其剛度對噪音特性有一定的影響。 同樣,由于轉速、側流和溫升等方面的原因,造成軸承在貧油條件下運轉會增大噪音。

  綜上所述,軸承噪音產生的原因有很多,低噪音潤滑脂可以有效降低軸承在運轉時的噪音。不同基礎油的潤滑脂降噪效果不一樣, 原因主要是潤滑脂的流變性、分油能力、形成油膜的厚度和纖維結構等不盡相同;稠化劑皂纖維結構的大小和長短等對噪音影響明顯;潤滑脂中的雜質會使軸承的噪音升高,保持潤滑脂高的潔凈度可以低軸承噪音;添加劑可以改變潤滑脂的某些性質,但有些添加劑會破壞潤滑脂的內部結構,增大軸承的噪音。 低噪音潤滑脂的研究主要集中在原料的選擇和工藝方面,不同組成、不同結構、不同工藝對脂的降噪效果有影響。

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