为了降低动力损耗,减少机器部件的磨损,延长其使用寿命,必须针对不同运动件的特点,采取不同的润滑方式和润滑剂,并且在机器、设备的装配过程中予以实施,确保机械设备运转可靠。
润滑对减少机械零件的摩擦与磨损,具有特别重要的意义。当摩擦间有充足的润滑油,建立起液体润滑油膜后,摩擦系数就可降低数十倍至百倍以上,有效地防止了摩擦面的直接接触,与此同时,润滑油还能对摩擦面起到冷却、清洁与防大气腐蚀的作用。因此,各种传动设备都必须建立充分可靠的润滑。
建立液体润滑油膜有两种途径。一种是利用高压油泵将润滑油压入摩擦面间,将轴抬起来形成液体摩擦,称为静压方法;另一种是利用转动轴轴颈的高速运转,将润滑油带入轴与轴瓦的间隙里,使轴浮起实现液体摩擦,称为动压方法。
润滑剂按其状态不同,可分为润滑油和润滑脂等类型。
(一)润滑油
1.润滑油的组分、质量指标
液体状态的润滑剂称为润滑油(或稀油)。机械设备上一般均采用廉价的矿物油作为润滑油。同时,为了改善矿物油的性能,常在矿物油中渗入适量的植物油或动物油;以有机溶剂、塑料、树脂等制成的合成润滑油也开始获得工业上的实际应用。
润滑油的主要质量指标包括:黏度(又分绝对黏度、运动黏度、相对黏度)、油性、含水量、残炭值、酸值、抗氧化安定性、破乳化时间、灰分、机械杂质、皂化值以及水溶性酸碱含量等。其中以黏度最为重要。
润滑油的添加剂一般有:抗泡沫剂、增黏剂、油性剂、降凝剂、抗氧抗腐剂、抗氧防胶剂、防锈剂以及钝化剂等。其添加量只占润滑油量的0.01%～5%左右,并应按试验结果确定具体用量;掺入添加剂时应先配置母液,再将母液趁热加入经过预热的润滑油中(预热温度为60～160℃)。母液的配制也应通过试验确定最合适的浓度。
2.润滑油的品种
主要的国产润滑油有以下几种:
1)机械油(又名机油、机器油)。机械油属于中等黏度的润滑油;是应用最广泛的一种润滑油。其颜色较深,没有添加剂,抗氧化安定性差,属中等品味的油,不能用于高温高速高压的场合,也不能用于长期循环润滑系统和飞溅润滑中。
2)车用机油(又名汽油机油)。这种润滑油的黏度较大,黏温性能好,不积炭、不形成漆状物。主要用于汽油机上各零件的润滑。
3)柴油机油。与车用机油类似,主要用于柴油机各部分的润滑。
4)汽缸油。主要用于低速重型机械及饱和蒸汽汽缸的润滑。
5)过热汽缸油。主要用于过热蒸汽往复式蒸汽汽缸的润滑。
6)压缩机油。用于卧式鼓风机以及低、中压往复式压缩机的润滑,这种油的精制程度高,黏度大,凝固点高,抗氧化安定性好,没有残炭,并加有抗氧化剂、抗腐剂等添加剂。
7)汽轮机油。主要用于汽轮机、离心压缩机以及发电机等设备的高速滑动轴承的润滑。
8)冷冻机油。有适用于以氨或二氧化碳作冷冻剂的冷冻机,也有适于以氟利昂(替代品是RB4a)作冷冻剂的冷冻机,HD25凝固点较低,HD40中加有抗氟剂。选用冷冻机油,首先要考虑凝固点低于冷冻系统的最低温度。
9)齿轮油。有HL20、HL30、HL50、HL70、HL90、HL120、HL150、HL200及HL250等多种牌号,主要用于各种闭式齿轮传动的润滑。对于开式齿轮,可以使用黑色残渣油,为了降低其黏度,可用橡胶溶剂油或200号溶剂油稀释后涂用,当溶剂层蒸发后,齿轮上就留下一层油膜。
3.润滑油的选用原则
选用润滑油时遵循以下原则:
1)在保证有可靠润滑的条件下,优先选用黏度小的润滑油。
2)高速轻负荷选用黏度较小的润滑油,低速重载则选用黏度较大的润滑油。
3)冬季选用黏度小、凝固点低的润滑油,夏季则应选用黏度大的润滑油。
(二)润滑脂
1.润滑脂的组分、质量指标
半固体的润滑剂称为润滑脂(俗称黄油或干油)。它由矿物油、稠化剂在高温下混合而成。
稠化剂大体上有脂肪酸皂、固化烃以及膨润土三类。
添加剂要先加在润滑油中,然后制成润滑脂。直接在润滑脂中加入添加剂是没有什么作用的。添加剂也主要是抗氧剂、抗腐剂、防锈剂以及抗磨剂等。
填充剂一般是石墨、炭黑、滑石粉、锌粉、红铅粉等。主要用来赋予润滑脂以某种特殊性能,例如增加承载能力,改变颜色,增加光泽等,用量较大时还能改变脂的稠度。我国目前主要用石墨,以提高高温或重载下的承载能力,应注意加有石墨的润滑脂不能加到高速精密的轴承中使用。
润滑脂的静摩擦系数较大,给设备的开车启动增加一定的困难,但运转起来后,润滑脂的工作情况与普通润滑油基本上是一样的,而且运转和停车时都不会泄漏。
润滑脂的主要质量指标包括:针入度(稠度)、滴点、皂分含量、水分、腐蚀性、离析量、灰分、游离酸、游离碱以及机械杂质等,其中针入度对润滑脂的润滑性能影响最为主要。一般说来,如果润滑脂存放过久,颜色由浅变深,则表示它们已经氧化变质;如果由透明变得不透明,则说明其中含有游离水;如果表面硬化、裂开、内外颜色不均匀,又不断析出基油,则说明稠化剂已变质;以上各种废旧润滑脂不要再放入摩擦面使用。
2.润滑脂的品种
常用的国产润滑脂有以下几种。
(1)钠基润滑脂
它是动植物油钠皂(脂肪酸钠)与中等黏度的矿物油配制而成的能耐较高温度的润滑脂。工作温度可达110℃,但易溶于水。钠基脂的判别方法是:取一点放在手掌上,然后加入一点水,使它湿润,再用手掌揉搓,如果出现乳化现象即是钠基脂。
(2)钙基润滑脂
它是用动植物油钙皂(脂肪酸钙)与中等黏度的矿物油配制成的一种中熔点润滑脂(一般工作温度不超过60℃)。由于骨架材料中就含有0.4%～1.0%的水作为稳定剂,因此不怕水;但是温度超过70℃时就会失去结晶水而使骨架瓦解,油包分离。钙基润滑脂有ZG1～ZG4四种牌号;牌号高的针入度小,稠度和硬度大;分别适用于中温、中速、轻负荷的轴承润滑;也可用于水泵的填料函中。
(3)铝基润滑脂
它是用脂肪酸铝皂与矿物油配制而成的具有耐水性能的润滑脂。由于黏附能力强,内摩擦阻力大,不会在离心力作用下分离。适用于在潮湿地方的开式齿轮、联轴器以及凸轮等处的润滑,使用温度可达80℃。只有2U—1一个牌号。
(4)锂基润滑脂
它是用锂皂与精制矿物油或合成油配制成的具有较大针入度、不怕水的润滑脂,当用低凝点的基油(如合成油)时,最低工作温度可达-50℃,如果用高黏度的基油,则最高使用温度可达130℃。
(5)钙钠基润滑脂
它是以钙钠皂作稠化剂的润滑脂,兼有钠基脂和钙基脂的优点,即既不怕水,又耐一定的高温。此种润滑脂的基油可以是矿物油(工作温度80～100℃)、蓖麻油与6号合成油(适用于一般电动机的滚动轴承)以及棉籽油或牛油与11号汽缸油(用于压延机轴承)。
(6)复合钙基润滑脂
它是用由脂酸钙复合的脂肪酸钙皂和矿物油配制成的,既不怕水又能耐高温(150℃)是稳定性好的润滑脂,也是一种适用于中速的万能型滚动轴承的润滑脂。
(7)石墨润滑脂
它是用石墨作填充剂的润滑脂的统称。由于石墨有良好的抗压能力,因此多用于低速大负荷的摩擦面润滑。
(8)膨润土润滑脂
它是用经过阴离子表面活化处理的膨润土做骨架材料,耐高温,不怕潮湿,热稳定性能好,基油黏度较高,加有抗氧剂,适用于各种轻、中、重负荷下的滚珠轴承的润滑。
(9)二硫化钼润滑脂
加有二硫化钼添加剂的润滑脂称为二硫化钼润滑脂。二硫化钼呈片状,片与片之间吸附力极小,在高速高负荷下不易与摩擦面胶合在一起,而且热稳定性和低温性能也好,在高真空下不蒸发,不但适用于高温,也适用于边界摩擦。二硫化钼的加入量并不大,只有3%左右。另外,二硫化钼可单独制成油膏来使用,减摩性能都是良好的。二硫化钼润滑脂不适用于高速精密轴承的润滑,也不能用于以油泵作动力的循环润滑系统中。
3.润滑脂的选用原则
润滑脂的选用基本原则与润滑油的选用类似,即高负荷选用针入度较小的润滑脂,高转速则应用针入度较大的润滑脂等。
最后,在选用国产油代替进口油时,首先应将进口油的黏度值换算成国产油的黏度值(即应将华氏温度下的赛氏黏度值换算成摄氏温度下的运动黏度值)。然后再按这个换算黏度和其他各项质量指标从国产油标准中选用一种适当的代用油。