润滑脂的流变性和轴承振动性能的关系.pdf

2005年润滑油科技情报站年会论文专辑 润滑脂的流变性和轴承振动性能的关系 吴宝杰，刘庆廉1，李兴林2，张兰英3 (1．中国石化燕化集团天津润滑油脂有限公司，天津300480 2．杭州轴承试验研究测试中心有限公司．江苏杭州310022) 摘要：振动噪音性能是滚动轴承综合质量水平的体现．润滑脂作为轴承的一部分，其内部质量会对轴承的振动性 能有重要影响。在综合评述国内外学者对润滑剂流变性研究的基础上．详细介绍了研究所使用实验仪器的技术 指标和测试方法，然后用表观粘度仪对被测试润滑脂在不同剪速下的牯度和剪速力进行测试。通过试验我们发 现．润滑脂的流变性能和轴承的振动性能有一定的对应关系。润滑脂在一定剪速下的表观粘度偏低对其轴承振 动性能有利，但是当润滑脂的表观粘度非常小时，在加工精度较差的中大型轴承上振动噪音性能反而不够理想。 润拊脂的流变性能在中小型轴承上对其振动噪音的影响有决定性作用，而对微小型轴承的振动性能作用不明显． 这也符合摩擦学行为系统依赖性的规律。 关键词：流变性；振动；润滑脂；轴承；表观粘度· 前育 流变学是一门研究物质、特别是非牛顿流体或高分子化合物变形和流动的科学。流变学在聚合物 的加工成型和使用性能研究中有着非常重要的地位【lJ。润滑脂是一个以油为分散介质和以含油的稠 化剂晶体为分散相的二相胶体分散体系，它具有粘弹性和触变形，表现为非牛顿体性能。润滑脂做为 一种特种润滑剂在结构上有一些类似高分子聚合物的性能，它的流变性能的数学模型一般符合Her． 动参数[“。 最近，人们借助各种流变仪器对润滑脂的流变特性进行了广泛的研究。润滑脂不受外力或作用力 较小时，只产生弹性变形而不流动，随外力的增加粘性逐渐占主导并进而产生流动。润滑脂从弹性向 粘性的转变过程称为松弛现象，润滑脂开始流动时的时间为松弛时间。粘弹性起源于分子之间的范德 化力【3J。研究润滑脂流变性能的仪器可以分为两种：一种为旋转锥板粘度计，它可以测定中等以下剪 速润滑脂的牯度。该流变仪可以测定一定剪速下的表观粘度，用它可以研究润滑脂在一定剪速下的流 变粘度随时间的变化规律。锥板仪的缺点是它的边缘效应(ENDEFFECT)，在高剪切速度下试样由 于法向应力的作用会向边缘爬行造成异常的涡流流动，使测得结果的误差较大L4j。REMYMAS教授 等对锥板仪的边缘效应进行了矫正【5J。所以，锥板流变仪主要测得的剪数一般为”x102。最具典型 的锥板流变仪是德国产的HAAKER一20，用该仪器对国产润滑脂的研究发现，润滑脂的流变参数受 温度、基础油粘度及其稠化剂的影响较大【6J。另一种流变粘度仪为毛细管牯度仪，该仪器主要用来研 究高剪切速度下的表观粘度，它的最高剪速可以测到”×105。使用毛细管粘度仪不能测试润滑脂表 观粘度的时间依赖性。YOUNGI．CHO等用毛细管表观粘度仪对润滑脂的研究发现，对一定的润滑 脂而言，测试温度和剪切速度对表观粘度有决定性的影响L7J。 润滑脂在机械工作中要受到剪切作用，在一般载荷的滚动轴承中接触部位的剪切速度通常为103 ～1矿以上，最高可到106～107以上【8J。剪切速度一般和线速度成正比，和轴承的游隙成反比…。研 究发现润滑脂在高剪切速度的作用下表观粘度迅速降低，此时的流动性得到很大的改善。润滑脂对滚 动轴承的润滑被认为是乏油润滑，润滑剂向滚道补充的能力直接控制着油膜的厚度及轴承的润滑状 态。滚动轴承的滚子相继经过同一接触点的时间间隔非常短，在这段时间内油脂会靠自身表面张力和 重力重新回到轨道。另外，根据赫兹接触原理．在流体运动的反方向即润滑剂的出口区由于压力的骤 然降低会产生负压，此压力为油脂的回流增加了动力[107。表观粘度大的润滑剂由于其表面张力和粘 附力的作用进入 2005年润滑油科技情报站年会论文专辑 接触区的能力要小的多，这样会造成接触区的油膜厚度和均匀性下降。在滚动轴承中接触区油膜的形 成情况直接影响到被润滑轴承的轴承噪音性能。为了模拟润滑脂在滚动轴承中受到的真实剪切过程， 本文作者使用毛细管型流变粘度仪对几种通用的轴承润滑脂进行了研究，并结合在轴承振动仪上的测 试结果，详尽分析了润滑脂流变性和轴承振动噪音性能之问的关系。 1测试仪器 在该试验中我们选择了符合ASTMD1092方法标准的润滑脂表观牯度测定法。该方法用液压系 统带动浮动活塞迫使样品通过毛细管，