润滑剂清洁度对轴承使用性能的影响
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[10 ] GALBATO A T ,HARRIS T A. Prediction of Ball Fatigue Life in a Ball/ V - Ring Test Rig [J ] . ASME Journal of Tribology ,1997 ,119 :365 - 373.
[11 ] 孙永安 ,李县辉 , 张永乾 ,等. Si3N4 陶瓷球与 GCr15 钢球接触疲劳对比试验分析 [J ] . 轴承 ,2002 (6) :19 - 20.
[14 ] 周井玲 ,陈晓阳. 轴承球滚动接触疲劳试验机 :中国 专利 ,ZL 03 2 305869[ P] . 2004 - 03 - 31
[15 ] Johnson K L. 接触力学 [M] . 徐秉业 ,罗学富 ,刘信 声 ,等 ,译. 北京 :高等教育出版社 ,1992 :96 - 122. (编辑 :杜迎辉)
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外 ,杂质的尺寸大小对轴承振动峰值影响也不同 , 如图 4 所示 ,608 轴承的振动比 6202 轴承对杂质 种类和颗粒大小要敏感得多 , 这是由于轴承型号 越小 , 一般油膜越薄 , 参与润滑的润滑脂越少 , 杂 质颗粒越容易破坏润滑油膜 。因此 , 只有将润滑 脂中的杂质含量控制在一定的标准之下 , 才能有 效地减少轴承的振动和噪声 。
总之 ,只有通过加强轴承生产管理 ,树立清洁
度意识 ,提高轴承生产装配的环境 ,严格杜绝污染 源 ,才能从根本上长期 、有效 、稳定地保证轴承的 清洁度 。
参考文献 :
[1 ] 胡邦喜. 液压润滑系统的清洁度控制 [ M] . 北京 :冶 金工业出版社 ,2003.
[2 ] 刘 泽 九 , 贺 士 荃 , 李 兴 林 , 等. 滚 动 轴 承 应 用 手 册 [M] . 2 版. 北京 :机械工业出版社 ,2006.
众所周知 ,在相同的使用条件下 ,轴承的振动 和噪声水平越低 ,其疲劳寿命越长 ,可靠性及高速 性越优[2] 。因此 , 振动和噪声不仅成为轴承使用 技术指标 ,也成为判断轴承质量的综合指标之一 。
[9 ] HAROLD I ,BURRIER J R. Optimizing the Structure and Properties of Silicon Nitride for Rolling Contact Bearing Performance[J ] . TRIBOLOGY TRANSACTIONS ,1996 ,39 (2) :276 - 285.
示。 从表 2 可以看出 ,要控制润滑剂的清洁度 , 首
润滑剂清洁度的下降会造成润滑剂的润滑 、 先要严格控制润滑剂原料的清洁度 , 采用合理的
防锈 、抗磨 、极压等性能的下降甚至丧失 , 增加轴 高精度过滤器先对润滑脂原料进行过滤是目前油
承磨损和点蚀的概率 , 大大影响轴承的振动和寿 脂公司和轴承公司提高油脂清洁度 , 尤其是减少
ISSN 1000 - 3762 CN41 - 1148/ TH
轴承 Bearing
2006 年 6 期 2006 ,No. 6
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润滑剂清洁度对轴承使用性能的影响
李俊卿 ,李兴林 ,陈芳华
(杭州轴承试验研究中心有限公司 ,浙江 杭州 310022)
考虑到润滑的污染 , SKF 公司的寿命计算公 式修 正 为 : L a = a1 aSKF ( C/ P)ε, 其 中 aSKF 为 ηc ( Pu/ P) 的函数 ,其相应的变化曲线见图 5 。污染
图 3 3 种杂质对轴承振动影响的比较
图 5 ηc ( Pu/ P) 与 aSKF关系示意图
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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《轴承》2006. №. 6
系数 ηc是与润滑污染有关的轴承计算寿命调整 系数 ,随着轴承润滑污染程度的增大 ,ηc 急剧减 小 。如表 1 所示 , 在污染物直径小于润滑膜厚度
命等使用性能 。研究表明 , 在所有滚动轴承损坏 原因中 , 90 %是由于润滑不足造成的 , 其中 70 % 是由于轴承使用中的杂质污染造成的 , 由此可以
图 4 不同尺寸的 4 种杂质对轴承振动峰值增加量的 比较
3 润滑剂清洁度对轴承寿命的影响
润滑剂的主要作用是将滚动零件分开 , 减少 轴承零件的磨损 , 延长使用寿命 。但润滑剂中的 水分和杂质能够影响润滑脂胶体结构骨架 , 降低 润滑脂剪切稳定性 ,导致腐蚀级别增加 ,加快润滑 剂的软化 、氧化速率 ,增加轴承漏脂率 。硬质杂质 对润滑膜的破坏会大大加快运动副的磨损速度 , 从而出现使得轴承运行中新的污染物激增的磨损 链式反应 。
的预测
ηc参考值
dm < 100 mm
dm ≥100 mm
1
1
0. 8～0. 6
0. 9～0. 8
0. 6～0. 5
0. 8～0. 6
0. 5～0. 3
0. 6～0. 4
0. 3～0. 1
0. 4～0. 2
0. 1～0
0. 2～0
0
0
注 :ηc参考值仅适用于一般的固体污染物 ,水和其他的流体所造成的污染不包含在内 。在极度污染条件下 (ηc = 0) 轴承失效可能是 由磨损导致 ,轴承工作寿命比额定寿命要短 。
表 2 滚动轴承润滑剂污染的可能来源
润滑剂原料
润滑剂生产过程
轴承生产过程
轴承装配运输过程
基础油 、添加剂 、稠化 剂原料 ,容器中的铁锈 和尘埃等
增稠剂 、添加剂 、未反应的物质 、反应副产物 、空气中 的尘埃和杂质 、添加剂中的不溶杂质 、再结晶物质 、生 产过程中的水分 、设备和容器的尘埃和铁锈等
图 2 6308 轴承清洗前后振动速度高频值对比示意图
不同种类的杂质对轴承振动的影响不同 , 由 于滚道与滚动体之间的油膜厚度只有亚微米级 , 混入润滑脂的 10μm 以上的粒子就能严重影响润 滑脂的振动水平 , 且杂质类型不同影响程度也不 同 。如图 3 所示 , 从趋势线可以看出 , 铁 、铜 、碳 3 种杂质对轴承振动的影响剧烈程度依次从大到 小 。这可能是由于硬质杂质对润滑油膜破坏性更 大 , 且碳粉一定程度上起到润滑作用的缘故 。另
[12 ] 张永乾 ,张崇高 ,段天慧. 孔隙对陶瓷球接触疲劳寿 命的影响[J ] . 陶瓷学报 ,2002 ,123 (2) .
[13 ] 周井玲 ,朱礼进 ,陈晓阳 ,等. 三点接触纯滚动轴承 球的强化接触疲劳寿命试验机设计 [J ] . 中国机械 工程 ,2004 ,15 (7) :572 - 574.
的极净的条件下可以取 1 , 在极度污染的条件下 看出清洁润滑的重要性 。
趋近于 0 ,此时 (ηc →0) 的轴承寿命仅相当于 L10 寿命计算值的几十分之一[3] 。
成品轴承的污染可能来自润滑剂的原料 、生 产和轴承生产 、装配 、运输等各个过程 , 如表 2 所
4 润滑剂清洁度的有效控制措施
表 1 不同污染程度下的 ηc参考值
污 染 条 件
极度清洁 :颗粒尺寸和油膜厚度相当 ,实验室条件 非常洁净 :润滑油经过极细的过滤器 ,带密封圈轴承的一般情况 一般清洁 :润滑油经过较细的过滤器 ,带防尘盖轴承的一般情况 轻度污染 :微量污染物在润滑剂内 常见污染 :不带密封圈轴承的一般情况 ,润滑油只经过一般过滤 ,可能有磨损颗粒从周围进入 严重污染 :轴承环境高度污染 ,密封不良 极严重污染 :该条件下 ηc 可能已超出计算范围 , 寿命缩短的程度已经远远大于 L a 计算公式
随着轴承设计 、生产 、装配 、应用等技术的日 臻成熟和产品质量的不断提高 , 用户对轴承应用 性能特别是振动 、异常声 、寿命提出了更高的要 求 ,而润滑剂清洁度对轴承使用性能具有重要影 响。
1 润滑剂清洁度的检测方法
在 JB/ T7050 - 2005《滚动轴承 清洁度评定 方法》中 ,轴承清洁度定义为 :经油封 、包装后的成 品轴承中 (非一次性润滑轴承 ,包括包装物粘于轴 承上的) 污物的含量 , 以平均每套轴承含污量 (mg/ 套) 予以评定 。
[3 ] SKF 轴承综合型录 5000C[ Z] . 2004. (编辑 :杜迎辉)
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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李俊卿等 :润滑剂清洁度对轴承使用性能的影响
而润滑剂中机械杂质含量对轴承振动和异常声有 着明显的影响 。在轴承振动测量仪上测试轴承 时 ,扬声器会听到间断卡嗒声或间断吱吱声 ,示波 器上的振动脉冲时有时无 , 这种现象很大部分是 由于灰尘 、磨粒等随润滑剂进入滚动接触区域引 起振动脉冲 ,形成异常声 。
法 (原子吸收光谱分析) 、火焰分光光度法 (发射光 谱分析法) 等[1] 。 考虑到我国轴承行业的实际情况 ,JB/ T7050 - 2005 仍沿用简单易行的质量法检测轴承的清 洁度 , 图 1 为该新版标准中增加的清洁度分离试 验法步骤示意图 。
图 1 清洁度分离试验法步骤示意图
2 润滑剂清洁度对轴承振动的影响
润滑剂清洁度是影响轴承清洁度非常重要的 一个方面 ,有关润滑剂清洁度的标准和方法很多 , 典型的方法有质量法 、显微镜计数法 、最大颗粒计 数法 、自动粒子计数法 、斑点试验法 、微片法 、油滴 分 析法 、淤积指数法 、划痕法 、原子吸收分光光度
收稿日期 :2005 - 12 - 27;修回日期 :2006 - 03 - 06 作者简介 :李俊卿 (1980 - ) , 男 , 助理工程师 , 郑州大学工 程硕士研究生 ,主要从事轴承检测仪器的研发工作 。
清洗液和防锈油中的ห้องสมุดไป่ตู้埃 、 包装物的清洁 、运输 磨加工铁屑 、空气中的尘埃 过程的密封包装等 和污物等
污染的常见方法之一 。轴承生产企业要制定油脂 清洁度的企业内控标准 , 对外购油脂的清洁度进 行检测和控制 ;在轴承加工过程中 ,对轴承零件和 成品均应进行有效清洗 , 同时要监测清洗剂的清 洁度 ,避免越洗越脏 ;对轴承零件和成品的退磁要 尽可能完全 ,防止残磁过高而吸附磁性杂质 ;在轴 承的装配阶段 , 可以通过对装配空间相对封闭和 过滤空气等有效手段保证装配环境的清洁 ; 同时 应重视轴承成品的包装和运输环节的污染 。
摘要 :简述了润滑剂清洁度的检测方法 ,分析了润滑剂清洁度 ,尤其是杂质颗粒污染对轴承使用性能的影响 , 并结合 JB/ T7050 - 2005 提出了提高润滑剂及轴承清洁度和改善轴承使用性能的有效措施 。 关键词 :滚动轴承 ;润滑剂 ;清洁度 ;性能 ;振动 ;寿命 中图分类号 :TH133. 33 ;TH117. 22 文献标识码 :B 文章编号 :1000 - 3762 (2006) 06 - 0026 - 03
试验表明 ,不够清洁的润滑剂将使轴承的振 动和噪声急剧增大 , 特别是在高频带 , 如图 2 所 示 。从图中可以看出 , 清洗前后的轴承振动高频 带得到了极大的改善 。这主要是由于各种杂质会 影响润滑膜的形成 , 硬质杂质还可能严重破坏轴 承的润滑膜 ,改变其润滑状态 ,造成轴承润滑不良 甚至润滑性能的丧失 。
[11 ] 孙永安 ,李县辉 , 张永乾 ,等. Si3N4 陶瓷球与 GCr15 钢球接触疲劳对比试验分析 [J ] . 轴承 ,2002 (6) :19 - 20.
[14 ] 周井玲 ,陈晓阳. 轴承球滚动接触疲劳试验机 :中国 专利 ,ZL 03 2 305869[ P] . 2004 - 03 - 31
[15 ] Johnson K L. 接触力学 [M] . 徐秉业 ,罗学富 ,刘信 声 ,等 ,译. 北京 :高等教育出版社 ,1992 :96 - 122. (编辑 :杜迎辉)
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外 ,杂质的尺寸大小对轴承振动峰值影响也不同 , 如图 4 所示 ,608 轴承的振动比 6202 轴承对杂质 种类和颗粒大小要敏感得多 , 这是由于轴承型号 越小 , 一般油膜越薄 , 参与润滑的润滑脂越少 , 杂 质颗粒越容易破坏润滑油膜 。因此 , 只有将润滑 脂中的杂质含量控制在一定的标准之下 , 才能有 效地减少轴承的振动和噪声 。
总之 ,只有通过加强轴承生产管理 ,树立清洁
度意识 ,提高轴承生产装配的环境 ,严格杜绝污染 源 ,才能从根本上长期 、有效 、稳定地保证轴承的 清洁度 。
参考文献 :
[1 ] 胡邦喜. 液压润滑系统的清洁度控制 [ M] . 北京 :冶 金工业出版社 ,2003.
[2 ] 刘 泽 九 , 贺 士 荃 , 李 兴 林 , 等. 滚 动 轴 承 应 用 手 册 [M] . 2 版. 北京 :机械工业出版社 ,2006.
众所周知 ,在相同的使用条件下 ,轴承的振动 和噪声水平越低 ,其疲劳寿命越长 ,可靠性及高速 性越优[2] 。因此 , 振动和噪声不仅成为轴承使用 技术指标 ,也成为判断轴承质量的综合指标之一 。
[9 ] HAROLD I ,BURRIER J R. Optimizing the Structure and Properties of Silicon Nitride for Rolling Contact Bearing Performance[J ] . TRIBOLOGY TRANSACTIONS ,1996 ,39 (2) :276 - 285.
示。 从表 2 可以看出 ,要控制润滑剂的清洁度 , 首
润滑剂清洁度的下降会造成润滑剂的润滑 、 先要严格控制润滑剂原料的清洁度 , 采用合理的
防锈 、抗磨 、极压等性能的下降甚至丧失 , 增加轴 高精度过滤器先对润滑脂原料进行过滤是目前油
承磨损和点蚀的概率 , 大大影响轴承的振动和寿 脂公司和轴承公司提高油脂清洁度 , 尤其是减少
ISSN 1000 - 3762 CN41 - 1148/ TH
轴承 Bearing
2006 年 6 期 2006 ,No. 6
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润滑剂清洁度对轴承使用性能的影响
李俊卿 ,李兴林 ,陈芳华
(杭州轴承试验研究中心有限公司 ,浙江 杭州 310022)
考虑到润滑的污染 , SKF 公司的寿命计算公 式修 正 为 : L a = a1 aSKF ( C/ P)ε, 其 中 aSKF 为 ηc ( Pu/ P) 的函数 ,其相应的变化曲线见图 5 。污染
图 3 3 种杂质对轴承振动影响的比较
图 5 ηc ( Pu/ P) 与 aSKF关系示意图
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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《轴承》2006. №. 6
系数 ηc是与润滑污染有关的轴承计算寿命调整 系数 ,随着轴承润滑污染程度的增大 ,ηc 急剧减 小 。如表 1 所示 , 在污染物直径小于润滑膜厚度
命等使用性能 。研究表明 , 在所有滚动轴承损坏 原因中 , 90 %是由于润滑不足造成的 , 其中 70 % 是由于轴承使用中的杂质污染造成的 , 由此可以
图 4 不同尺寸的 4 种杂质对轴承振动峰值增加量的 比较
3 润滑剂清洁度对轴承寿命的影响
润滑剂的主要作用是将滚动零件分开 , 减少 轴承零件的磨损 , 延长使用寿命 。但润滑剂中的 水分和杂质能够影响润滑脂胶体结构骨架 , 降低 润滑脂剪切稳定性 ,导致腐蚀级别增加 ,加快润滑 剂的软化 、氧化速率 ,增加轴承漏脂率 。硬质杂质 对润滑膜的破坏会大大加快运动副的磨损速度 , 从而出现使得轴承运行中新的污染物激增的磨损 链式反应 。
的预测
ηc参考值
dm < 100 mm
dm ≥100 mm
1
1
0. 8～0. 6
0. 9～0. 8
0. 6～0. 5
0. 8～0. 6
0. 5～0. 3
0. 6～0. 4
0. 3～0. 1
0. 4～0. 2
0. 1～0
0. 2～0
0
0
注 :ηc参考值仅适用于一般的固体污染物 ,水和其他的流体所造成的污染不包含在内 。在极度污染条件下 (ηc = 0) 轴承失效可能是 由磨损导致 ,轴承工作寿命比额定寿命要短 。
表 2 滚动轴承润滑剂污染的可能来源
润滑剂原料
润滑剂生产过程
轴承生产过程
轴承装配运输过程
基础油 、添加剂 、稠化 剂原料 ,容器中的铁锈 和尘埃等
增稠剂 、添加剂 、未反应的物质 、反应副产物 、空气中 的尘埃和杂质 、添加剂中的不溶杂质 、再结晶物质 、生 产过程中的水分 、设备和容器的尘埃和铁锈等
图 2 6308 轴承清洗前后振动速度高频值对比示意图
不同种类的杂质对轴承振动的影响不同 , 由 于滚道与滚动体之间的油膜厚度只有亚微米级 , 混入润滑脂的 10μm 以上的粒子就能严重影响润 滑脂的振动水平 , 且杂质类型不同影响程度也不 同 。如图 3 所示 , 从趋势线可以看出 , 铁 、铜 、碳 3 种杂质对轴承振动的影响剧烈程度依次从大到 小 。这可能是由于硬质杂质对润滑油膜破坏性更 大 , 且碳粉一定程度上起到润滑作用的缘故 。另
[12 ] 张永乾 ,张崇高 ,段天慧. 孔隙对陶瓷球接触疲劳寿 命的影响[J ] . 陶瓷学报 ,2002 ,123 (2) .
[13 ] 周井玲 ,朱礼进 ,陈晓阳 ,等. 三点接触纯滚动轴承 球的强化接触疲劳寿命试验机设计 [J ] . 中国机械 工程 ,2004 ,15 (7) :572 - 574.
的极净的条件下可以取 1 , 在极度污染的条件下 看出清洁润滑的重要性 。
趋近于 0 ,此时 (ηc →0) 的轴承寿命仅相当于 L10 寿命计算值的几十分之一[3] 。
成品轴承的污染可能来自润滑剂的原料 、生 产和轴承生产 、装配 、运输等各个过程 , 如表 2 所
4 润滑剂清洁度的有效控制措施
表 1 不同污染程度下的 ηc参考值
污 染 条 件
极度清洁 :颗粒尺寸和油膜厚度相当 ,实验室条件 非常洁净 :润滑油经过极细的过滤器 ,带密封圈轴承的一般情况 一般清洁 :润滑油经过较细的过滤器 ,带防尘盖轴承的一般情况 轻度污染 :微量污染物在润滑剂内 常见污染 :不带密封圈轴承的一般情况 ,润滑油只经过一般过滤 ,可能有磨损颗粒从周围进入 严重污染 :轴承环境高度污染 ,密封不良 极严重污染 :该条件下 ηc 可能已超出计算范围 , 寿命缩短的程度已经远远大于 L a 计算公式
随着轴承设计 、生产 、装配 、应用等技术的日 臻成熟和产品质量的不断提高 , 用户对轴承应用 性能特别是振动 、异常声 、寿命提出了更高的要 求 ,而润滑剂清洁度对轴承使用性能具有重要影 响。
1 润滑剂清洁度的检测方法
在 JB/ T7050 - 2005《滚动轴承 清洁度评定 方法》中 ,轴承清洁度定义为 :经油封 、包装后的成 品轴承中 (非一次性润滑轴承 ,包括包装物粘于轴 承上的) 污物的含量 , 以平均每套轴承含污量 (mg/ 套) 予以评定 。
[3 ] SKF 轴承综合型录 5000C[ Z] . 2004. (编辑 :杜迎辉)
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李俊卿等 :润滑剂清洁度对轴承使用性能的影响
而润滑剂中机械杂质含量对轴承振动和异常声有 着明显的影响 。在轴承振动测量仪上测试轴承 时 ,扬声器会听到间断卡嗒声或间断吱吱声 ,示波 器上的振动脉冲时有时无 , 这种现象很大部分是 由于灰尘 、磨粒等随润滑剂进入滚动接触区域引 起振动脉冲 ,形成异常声 。
法 (原子吸收光谱分析) 、火焰分光光度法 (发射光 谱分析法) 等[1] 。 考虑到我国轴承行业的实际情况 ,JB/ T7050 - 2005 仍沿用简单易行的质量法检测轴承的清 洁度 , 图 1 为该新版标准中增加的清洁度分离试 验法步骤示意图 。
图 1 清洁度分离试验法步骤示意图
2 润滑剂清洁度对轴承振动的影响
润滑剂清洁度是影响轴承清洁度非常重要的 一个方面 ,有关润滑剂清洁度的标准和方法很多 , 典型的方法有质量法 、显微镜计数法 、最大颗粒计 数法 、自动粒子计数法 、斑点试验法 、微片法 、油滴 分 析法 、淤积指数法 、划痕法 、原子吸收分光光度
收稿日期 :2005 - 12 - 27;修回日期 :2006 - 03 - 06 作者简介 :李俊卿 (1980 - ) , 男 , 助理工程师 , 郑州大学工 程硕士研究生 ,主要从事轴承检测仪器的研发工作 。
清洗液和防锈油中的ห้องสมุดไป่ตู้埃 、 包装物的清洁 、运输 磨加工铁屑 、空气中的尘埃 过程的密封包装等 和污物等
污染的常见方法之一 。轴承生产企业要制定油脂 清洁度的企业内控标准 , 对外购油脂的清洁度进 行检测和控制 ;在轴承加工过程中 ,对轴承零件和 成品均应进行有效清洗 , 同时要监测清洗剂的清 洁度 ,避免越洗越脏 ;对轴承零件和成品的退磁要 尽可能完全 ,防止残磁过高而吸附磁性杂质 ;在轴 承的装配阶段 , 可以通过对装配空间相对封闭和 过滤空气等有效手段保证装配环境的清洁 ; 同时 应重视轴承成品的包装和运输环节的污染 。
摘要 :简述了润滑剂清洁度的检测方法 ,分析了润滑剂清洁度 ,尤其是杂质颗粒污染对轴承使用性能的影响 , 并结合 JB/ T7050 - 2005 提出了提高润滑剂及轴承清洁度和改善轴承使用性能的有效措施 。 关键词 :滚动轴承 ;润滑剂 ;清洁度 ;性能 ;振动 ;寿命 中图分类号 :TH133. 33 ;TH117. 22 文献标识码 :B 文章编号 :1000 - 3762 (2006) 06 - 0026 - 03
试验表明 ,不够清洁的润滑剂将使轴承的振 动和噪声急剧增大 , 特别是在高频带 , 如图 2 所 示 。从图中可以看出 , 清洗前后的轴承振动高频 带得到了极大的改善 。这主要是由于各种杂质会 影响润滑膜的形成 , 硬质杂质还可能严重破坏轴 承的润滑膜 ,改变其润滑状态 ,造成轴承润滑不良 甚至润滑性能的丧失 。