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軸承潤滑脂使用溫度的“交通燈”概念

軸承潤滑脂使用溫度的“交通燈”概念

 

   所有潤滑脂產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)都考慮到工作溫度的范圍,如果溫度太高,潤滑脂將會軟化變稀而喪失稠度和/或發(fā)生劇烈的氧化;如果溫度太低,將導(dǎo)致軸承的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩非常高和/或潤滑脂分油很低,這可以用交通燈概念的圖1和圖2來說明。低溫極限(low temperature limit ,LTL)是潤滑脂能夠使軸承毫無困難地啟動(dòng)時(shí)的最低溫度;高溫極限(high temperature limit , HTL)是由潤滑脂稠化劑決定的,對于皂基潤滑脂來說,是由潤滑脂的滴點(diǎn)決定。滴點(diǎn)溫度表明,溫度高于滴點(diǎn)時(shí)潤滑脂的稠度損失是不可逆的,潤滑脂將變?yōu)橐后w。不建議潤滑脂在低溫極限和高溫極限之外工作(圖1和圖2)。


圖1  交通燈概念


圖2 球軸承和滾子軸承的溫度與潤滑脂壽命的關(guān)系,球軸承在低溫下有較長的壽命(來源:SKF)

 

   在低溫性能極限(temperature performance limit,LTPL)和高溫性能極限(high temperature performance limitHTPL)之間的溫度范圍,潤滑脂能可靠地發(fā)揮其性能特點(diǎn),主要體現(xiàn)在油膜形成能力、分油性能、氧化速率以及流變性等?;A(chǔ)油黏度、潤滑脂表觀黏度、氧化以及其他潤滑脂性能表現(xiàn)出“Arhenius”行為。即潤滑脂的性能與溫度或多或少地成指數(shù)關(guān)系。因此在綠色的溫度區(qū)域,潤滑脂壽命也表現(xiàn)出“阿倫尼烏斯”行為,那么在綠色溫度區(qū)域就可以合理地預(yù)測潤滑脂壽命。在高溫性能極限溫度( HTPL)與高溫極限( HTL)之間的黃色溫度區(qū)域內(nèi)運(yùn)行,潤滑脂壽命會非常短。低溫區(qū)域也存在著黃色溫度區(qū)域。

 

   極限臨界溫度的確定是通過潤滑脂的試驗(yàn)來測定。高溫極限由潤滑脂的滴點(diǎn)決定,低溫極限由潤滑脂的低溫轉(zhuǎn)矩和分油性能確定。綠色區(qū)域可通過潤滑脂壽命試驗(yàn)確定,邊界溫度(LTPLHTPL)由出現(xiàn)明顯Arhenius行為變化的臨界點(diǎn)來確定。McCusker建議,選擇最高工作溫度的準(zhǔn)則是不得高于滴點(diǎn)以下55 ℃。標(biāo)準(zhǔn)潤滑脂的指導(dǎo)原則如圖3所示,但無論如何,都強(qiáng)烈建議要遵循潤滑脂產(chǎn)品具體的技術(shù)規(guī)范和使用說明。大多數(shù)軸承制造商都在他們的產(chǎn)品目錄中對具體的軸承潤滑脂的溫度范圍進(jìn)行了規(guī)定。

圖3  Smith和Wilson提出的潤滑脂壽命是溫度的函數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)潤滑脂的溫度范圍

   

   顯然,也可以用其他方法來確定潤滑脂的使用溫度,如分油、流變性和抗氧化能力的測量結(jié)果等。


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   作者Piet M.lugt博士是具有深厚的摩擦化學(xué)背景和軸承設(shè)計(jì)科學(xué)家,是全球最大軸承企業(yè)SKF工程研究中心的資深專家。著作中索引了640篇公開發(fā)表的軸承潤滑脂文獻(xiàn),幾乎涵蓋2013年以前全球所有該領(lǐng)域的研究成果,對軸承潤滑脂的潤滑技術(shù)傳播具有劃時(shí)代的意義。



 

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