- 2023-08-24
- 来源: 让云
我们知道,减速齿轮箱被越来越多地应用到各种产品上,金属齿轮与金属齿轮对磨、塑料齿轮与塑料齿轮对磨、金属齿轮与塑料齿轮的对磨,齿轮转动在我们的日常生活中,似乎随处可见。减速齿轮箱一般都会有用到各类润滑脂,如果选用不合适的润滑脂,会对减速齿轮箱的耐疲劳寿命产生一定的损伤。所以选择合适的润滑脂对于减少摩擦磨损、降低噪音并提高耐疲劳寿命,是一件不可忽略的事,也是件并不简单的事。今天,小维和大家一起来聊一聊,齿轮传动的润滑脂这件事。
一、润滑脂的结构:三大成分组成润滑脂
润滑脂由基础油、增稠剂和添加剂三部分组成。
1、基础油:占润滑脂体积的80-97%,在应用中起到实际的润滑作用。
2、稠化剂:不具备润滑特性,其蜂窝状的结构骨架使其能够像海绵一样吸附基础油,从而形成膏状物质。
3、添加剂:为改善润滑脂某方面的使用性能而添加的少量物质(如:极压/抗磨添加剂、抗氧化剂、抗腐蚀剂等)。
二、润滑脂的分类及优缺点
根据润滑脂稠化剂的不同,可将其分为:钙基脂、复合钙基脂、钡基脂、钠基脂、通用锂基脂、极压复合锂基脂、铝基脂、脲基脂、膨润土润滑脂及磺基聚合脂等。
各种润滑脂的优缺点如下:
1、钙基脂
钙基脂俗称“黄油”,抗水性好,原料来源广泛,价格便宜;适用于潮湿环境或与水接触的各种机械部件的润滑。其缺点是:滴点低,使用温度不超过60℃;使用寿命短;耐热性差,在蒸汽中易硬化;高速条件下,抗剪切性差,不能用于高速。
2、复合钙基脂
高滴点,抗水,较好的机械安定性、极压性、胶体安定性及耐热性;适用于较高温度及潮湿条件下大负荷工作的机械部件润滑,使用温度可达150℃左右。
3、钡基脂
高滴点,抗水,机械安定性好,不溶汽油和醇;常用于油泵、水泵、船推进器、化工泵等。
4、钠基脂
耐热性好,使用温度可达120℃,有较好的极压减磨性能;抗水性差,遇水会乳化变稀流失;可用于振动较大、温度较高的轴承上,尤其适用于低速高负荷机械部件的润滑,不能用在潮湿环境或水接触部位。
5、锂基脂
锂基脂滴点较高,使用温度范围:-20~120℃,具有良好的抗水性、机械安定性、防锈性和氧化安定性;但钾基脂长期存在抗磨性能差的缺点,且不宜与其他润滑脂混合使用,贮存易析油,与非金属皂类润滑脂相比,使用温度范围小,抗水性也差,已不能满足现代工业越来越苛刻的要求。
6、极压复合锂基脂
高滴点,抗水性能良好,有极高极压抗磨性,适用于~20~120℃温度下高负荷机械设备的齿轮、涡轮、涡杆和轴承的润滑。
7、铝基脂
粘附性好,抗水,滴点低,一般在70℃左右。温度升高,铝基脂对金属的粘附能力下降,一般仅做光学仪器防护性润滑脂,不用于润滑设备,复合铝基脂的生产工艺复杂,能耗量大,而同磺基脂,复合锂基脂相比,轴承运转寿命短。
8、脲基脂
高滴点,憎水,耐高温,氧化安定性好;但价格昂贵,且抗剪切性能差,在高速、低速剪切条件下,稠度变化大,易变稀流失。而且其所用原料~异腈酸脂是一种剧毒品,所以生产使用过程中防护要求严格,贮存运输困难,使用受到一定限制。
9、膨润土润滑脂
无滴点,使用温度高。但在高温下易结焦,严重影响润滑性能,且膨润土是一种矿物,其中很细的砂砾难以除去。因此,轴承的噪音大,使用受到一定限制。
跟选择金属齿轮润滑脂或润滑油相比,选择合适的塑料齿轮润滑脂要更复杂或难一些,因为塑料功能件的摩擦润滑特性与金属有所不同,因此其润滑需求侧重点与金属零件也不同。再加上每种塑料与润滑脂的相容性不同,物理特性也不同。
三、塑料齿轮润滑脂选择的注意点:
1、塑胶齿轮材料与润滑脂的相容性
每一种塑胶的等级与润滑脂的相容性不尽相同,另外,相容性还会受添加剂、填充剂以及塑胶分子大小的影响。例如,某些等级的塑胶与标准等级相比,分子较小,与润滑油的相容性也较差。
2、塑胶齿轮材料的物理特性
在选择适合塑胶零件的润滑脂时,塑胶的若干物理特性一定要加以考虑。如各类功能塑胶(如聚酰胺、聚四氟乙烯等)具有较好的耐油性,与许多传统的汽车金属零件用润滑油和润滑脂有较好的相容性。结构性塑胶与润滑脂的相容性比功能塑胶还重要,不能选择会溶解或腐蚀塑胶的润滑剂,此外还应留心会引起塑胶龟裂和破裂的化学物质。
3、塑胶齿轮传动所属的整个装置
在多数情况下,不仅需要对塑胶接触面进行润滑,还需要对塑胶与金属或金属与金属零件的接触面进行润滑。在这样的情况下,就需要考虑金属与金属以及金属与塑胶的润滑性能,此外也要考虑润滑剂与零件装置壳体塑胶材料的相容性。
以上三点就是选择塑胶零件润滑脂的综合考虑因素,另外,有些特定应用场所塑胶零件要求润滑脂一定具有抗腐蚀、耐酸碱性等能特点。
选择合适的齿轮润滑脂是一项复杂的工作,除了一些必要的定量计算之外(如油膜润滑参数),还应综合考虑以下几种因素:
1、齿轮的工作温度、转速及负荷
润滑脂的滴点表示脂的高低温性能,工作温度高时应选用滴点高的润滑脂。一般,最高使用温度应低于滴点10~20℃,合成润滑脂的使用温度应低于滴点20~30℃。工作温度高时,应选用粘温性好和抗氧化性好的高温剂;工作温度低时,应选用低温流动性好的润滑剂。
齿轮内的润滑脂在齿轮运转中会产生粘性摩擦阻力。同样转速下,粘度越大,摩擦越大,则温升越高,反而会使润滑脂工作粘度下降。因此,转速高时应选基础油粘度较小的润滑脂。
轴承负荷影响形成油膜的厚度,负荷愈大,油膜厚度愈小,所以,轻负荷时宜选用粘度较低的润滑剂;重负荷时宜选用较高的粘度,并加有极压添加剂。
2、运转性能的要求
当要求摩擦特别小时,或者要求在低温下起动摩擦力矩小时,应选用由合成基础油组成的相似粘度低且针入度较大的润滑脂。要求噪音低的小电机齿轮,应选用经过滤的硬脂或粘度较高的基础油润滑脂,以减小轴齿轮噪音。
3、环境条件
在潮湿环境中工作的轴承应选用防腐性能好的润滑脂。潮湿环境中工作的机械,又要较长时间停车时,停车后齿轮表面会因冷却而形成冷凝水,为防止生锈,应选用不吸水的钙基脂。当齿轮周围灰尘大,又采用曲路密封,希望润滑脂也起密封作用,应选用针入度较小的润滑脂。当齿轮介质有强烈的化学作用时,应选用有抗腐添加剂的润滑脂。
4、润滑脂的寿命
润滑脂的使用寿命不仅取决于润滑脂本身的性能,还与外部条件如温度、转速、振动、负荷、环境等有关。在一次性润滑的齿轮中,所用润滑脂的寿命应大于齿轮的疲劳寿命。在没有再润滑补脂装置的齿轮应用中,所用润滑脂的寿命应和整个机械装置的大修一致。
5、润滑脂的充填量
润滑脂充填量因齿轮箱设计,空间容积,旋转速度和润滑脂种类不同各异。填充量指标为齿轮及齿轮箱空间容积和30~60%。旋转速度高时,为降低温升而减少填充量。润滑脂填充过多,则温升变高、润滑脂易软化而漏泄或因氧化等变质而造成润滑脂性能下降。
6、相容性的要求
如果两种润滑脂不相容但却混合使用的话,将会改变润滑脂的性能,所以原则上不同牌号的润滑脂不得混用。在难以避免混用不同种类的润滑脂时,至少要选用增稠剂种类相同、基油相似的润滑脂。在补充润滑脂时,应尽量补充同一牌号的润滑脂。
四、耐高温润滑脂与一般润滑脂的区别是什么?
1、耐高温润滑脂之所以能够在苛刻的工作环境下提供出色的润滑性能,这与它的组成成分是分不开的。它的成分主要有聚四氟乙烯稠化高度化学稳定性的全氟聚醚油以及特种抗腐蚀添加剂。
2、耐高温润滑脂和一般润滑脂的区别就是在于使用温度范围上,在-50~250℃之间,而一般润滑脂的国家标准滴点在180度左右,所以可以通过温度来区分鉴别。
3、耐高温润滑脂拥有出色的成膜、承载能力和润滑性能成膜能力,能在高温下提供优良的抗磨润滑保护,而且是一般润滑脂的3倍以上。
4、耐高温润滑脂适用于一般油脂无法承受的极高温、高负载轴承、齿轮、导轨、凸轮的润滑与减摩,拥有比普通的润滑脂脂更长的寿命。
5、耐高温润滑脂能有效的抵御盐水和大多数清洁剂,而且在高温高负荷下不会干掉或形成有害的杂质,稳定性好,能有效延长润滑时间和换油周期。
6、其用途范围广,适用于薄膜拉伸拉幅机轴承、热定型机输送带轴承、瓦楞纸机轴承、热风机轴承、热油泵轴承、高温电机轴承的润滑。
五、齿轮传动润滑油与润滑脂有哪些不同之处
1、粘附性
当摩擦部位处在静止状态时,润滑脂能够保持其原来形状,不致受重力作用而自动流失,也不会在垂直的表面上滑落和从缝隙处滴漏出去。此特点对于停停开开或者不常开动的摩擦部位,对于补充润滑脂材料非常困难的部位(例如天车空中作业润滑部位),以及敞开式的或密封不良的部位是非常适用的。当摩擦部位处在运动状态时,润滑脂不会像润滑油那样受离心力的作用而甩漏,也不会从密封不良的部位飞溅出来。一些滴油或溅油现象几乎可以完全避免,这样就可保证环境不受或少受污染,也可防止污染产品。此点对于像造纸、织、食品等工业尤其重要。
2、使用温度范围
润滑脂的工作温度范围要比润滑油宽。例如,通用锂基润滑脂可在-20~120℃温度范围使用,一般钙基或钠基润滑脂也可在-20~60℃或-20~120℃下使用。但某一牌号的润滑油则使用的温度范围窄得多。
3、耐压性
润滑脂在金属表面上的吸附能力要比润滑油大得多,并能形成比较坚固的油膜,承受比较高的工作负荷,这是由于润滑脂内含有大量极性物质的结果。此外,将它作为基础脂,当加入极性添加剂后,感受性也较润滑油好。
4、使用寿命
润滑脂长期使用而不更换时,仍能保证润滑的作用,因为真正起到润滑作用的只是靠近摩擦表面的一少部分润滑脂,而且依靠皂纤维的牵动循环润滑,可见使用寿命相当长;而润滑油则需要经常添加,或者循环供油,否则不能保证机械正常润滑。从数量上看,润滑油的耗量比润滑脂要多15~20倍,因此用润滑脂润滑的部位要比润滑油多许多。如汽车润滑部位,采用润滑脂约占2/3强。另一方面,由于不经常加油,维修保养期长,消耗降低,保养费用亦低。
5、润滑设备构造
采用润滑脂润滑的设备构造比较简单,这样可以简化设计,减少投资。此外,润滑系统的占地面积相当小,润滑点的设置非常灵活,当投入运转后,还可以节约维护保养和管理费用。某些精密仪器、仪表和电子设备等的内空间极小不允许专设润滑系统,需要长寿命甚至常靠润滑脂终身润滑。而润滑油则需要在密闭的系统润滑,所润滑的设备构造也比较复杂,投资和占地面积也很大,不适宜用在半封闭或不封闭的润滑部位。
6、防护性能
润滑脂不会受本身重量的影响而从防护件表面自动地流失掉,具有保持能力,而且一般脂层又都比油层厚,因而防止水或水蒸气渗透到金属表面的能力也较强,并能隔离酸、碱、湿气、氧气和水直接浸蚀工作表面。有些润滑脂还不会被化学品、基本有机原料、燃料和润滑油溶解掉。而润滑油的防护能力比较差,仅能在短暂的时间内起一定的防护作用。
7、密封性能
润滑脂可防止灰尘进入工作表面,避免杂质混入,磨损机械零件。对于如轴承这些空间结构比较复杂、润滑面的精度要求比较高的工作部件,润滑脂可以把尘土杂质阻挡在轴承外表面,并能把主要的空隙填满,起到封闭作用。对于某些粗糙机械如农用拖拉机、收割机、推土机等,整个机械都与泥土、砂粒接触,它的转动部位采用润滑脂润滑,不仅能起到润滑作用,而且在一定程度上还起到封闭作用。但润滑油就没有这种能力。
8、缓冲减震性
由于润滑脂的粘滞性大,油性比较好,所以对于某些常常要求改变运动方向和承受很大冲击力的机械,例如,拐轴、万向接头、破碎机等润滑部位,润滑脂能起到一定的缓冲减震作用。在某些部件上,如齿轮传动装置等,润滑脂还能减低噪音,但总的看来,润滑油在缓冲及减少噪音方面较差。
润滑脂和润滑油相比,虽然有上述优点,但其使用也存在一些限制。例如,由于润滑脂呈固体或半流体状,所以它在润滑面上的起动力矩和运转力矩都比较大,相似黏度也较大,流动性比较差,高转速部位不如润滑油好。因此在极高转速(如转速高达30000r/min以上)下不能使用润滑脂润滑。此外,由于它几乎不存在移热和散热性能,也不可能像润滑油那样能不断地带走摩擦表面由磨损而出现的金属屑末和其他杂质,同时在高温下有相转变且容易氧化变质,因此它的使用范围也受到一定的限制。
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