隨著軸承制造技術(shù)的進(jìn)步和用戶的需求水平的提升，潤(rùn)滑軸承的重要性和質(zhì)量指標(biāo)占有率的比例大大提高，貫穿于軸承設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用的流程中，特別是密封軸承，潤(rùn)滑脂已經(jīng)成為了軸承的重要組成部分。潤(rùn)滑劑使用得是否科學(xué)合理，將成為決定軸承壽命的關(guān)鍵因素之一，在設(shè)計(jì)、選擇潤(rùn)滑油脂時(shí)，通常從以下幾方面來(lái)考慮。
?一、潤(rùn)滑對(duì)軸承壽命的影響
1.潤(rùn)滑劑參數(shù)對(duì)軸承的影響
潤(rùn)滑過(guò)程的重要參數(shù)是潤(rùn)滑膜的厚度，而潤(rùn)滑劑粘度是影響潤(rùn)滑膜厚度的重要因素，通常對(duì)潤(rùn)滑膜厚度的要求是能夠超過(guò)兩個(gè)摩擦體表面粗糙度凸起的峰值，從而實(shí)現(xiàn)摩擦副的隔開，通常認(rèn)為潤(rùn)滑膜厚度應(yīng)是表面粗糙度值的四倍以上。潤(rùn)滑劑粘度確定的常用方法一是用理論計(jì)算，二是膜厚模擬測(cè)量，三是經(jīng)驗(yàn)檢查。無(wú)論哪種方法，大多數(shù)軸承的潤(rùn)滑都利用與潤(rùn)滑膜厚度相關(guān)的粘度指標(biāo)。如果不能降低軸承工作表面粗糙度從而無(wú)法減小潤(rùn)滑膜厚度，其結(jié)果是造成潤(rùn)滑油脂的粘度大大超過(guò)實(shí)際要求數(shù)值。粘度增大可以保證潤(rùn)滑膜的厚度，但潤(rùn)滑油脂的剪切強(qiáng)度也會(huì)加大，引起潤(rùn)滑油脂內(nèi)摩擦加劇，更多消耗機(jī)器的能量。在大批量低精度的軸承潤(rùn)滑問(wèn)題上，由于這些缺陷不很突出，所以往往在日常工作中沒(méi)有引起足夠重視。
2.潤(rùn)滑對(duì)軸承振動(dòng)與噪聲的影響
設(shè)備的更新和換代，使軸承的制造精度得到了大幅提升。振動(dòng)和噪聲是衡量軸承質(zhì)量的主要指標(biāo)，軸承摩擦副間潤(rùn)滑油膜保持得好，可以有效地保持振動(dòng)與噪聲處于較低狀態(tài)。振動(dòng)和噪聲往往是軸承裝配合套后所測(cè)量的數(shù)值，對(duì)軸承使用中低振動(dòng)、低噪聲能夠保持時(shí)間的長(zhǎng)短沒(méi)有引起重視。在軸承達(dá)到使用壽命之前，軸承的振動(dòng)噪聲會(huì)在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在波動(dòng)，而且其波動(dòng)是隨著潤(rùn)滑劑工作條件的變化而改變的，在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)工況沒(méi)有達(dá)到潤(rùn)滑劑發(fā)揮潤(rùn)滑效果所需條件時(shí)，軸承振動(dòng)噪聲會(huì)相應(yīng)的不好。隨著軸承運(yùn)轉(zhuǎn)工況如溫升的改變，潤(rùn)滑劑的性能得到充分發(fā)揮時(shí)，軸承的振動(dòng)噪聲會(huì)明顯下降，但隨著軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不斷延長(zhǎng)，潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑功能會(huì)逐漸喪失，軸承的振動(dòng)噪聲會(huì)隨之上升。一般來(lái)說(shuō)，軸承的初始振動(dòng)噪聲與軸承制造精度關(guān)系較大，在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，其潤(rùn)滑性能的好壞對(duì)振動(dòng)噪聲影響的效果更加突出。潤(rùn)滑劑的黏附性、粘溫性、溫度性能、抗磨損性等因素都影響著低振動(dòng)噪聲壽命保持時(shí)間的長(zhǎng)短，由此可以看出軸承在工作狀態(tài)下的振動(dòng)噪聲大小，不僅僅決定于軸承制造精度，很大程度上受軸承潤(rùn)滑油脂性能的影響。作為軸承制造企業(yè)，應(yīng)對(duì)軸承潤(rùn)滑油脂的成分、性能、潤(rùn)滑方式、軸承使用工況對(duì)潤(rùn)滑劑的影響程度等因素全面考慮，才能有效保證軸承振動(dòng)噪聲能夠持續(xù)保持較好水平。
3.潤(rùn)滑對(duì)軸承摩擦與磨損的影響
機(jī)械設(shè)備中旋轉(zhuǎn)部位之所以廣泛采用滾動(dòng)軸承，其主要目的就是降低旋轉(zhuǎn)部位的摩擦。隨著新型設(shè)備的層出不窮，要求更加有效地降低摩擦的場(chǎng)合越來(lái)越多，如要求低能耗的家用電器軸承、采用電池為能源的動(dòng)力傳動(dòng)軸承、充電便攜式電動(dòng)工具用軸承等。而降低軸承運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦的有效手段除了軸承套圈和滾動(dòng)體材料、尺寸、結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上的考慮外，潤(rùn)滑劑的性能起著主導(dǎo)作用，一般潤(rùn)滑油脂的摩擦系數(shù)大約0.02，鋰基潤(rùn)滑油脂的摩擦系數(shù)可低至0.007；同時(shí)，降低潤(rùn)滑油脂本身的內(nèi)摩擦，也是減小摩擦的有效手段，而潤(rùn)滑油脂粘度是影響內(nèi)摩擦的主要因素。通常在摩擦達(dá)到持續(xù)高強(qiáng)度狀態(tài)時(shí)，軸承工作表面就會(huì)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，隨著磨損的持續(xù)擴(kuò)展，最終導(dǎo)致軸承工作表面失去疲勞強(qiáng)度，造成報(bào)廢。
雖然摩擦是造成磨損的因素，但造成軸承磨損的原因絕非僅僅是摩擦，在軸承工作狀態(tài)下，潤(rùn)滑油在摩擦副表面形成一層多層定向排列的分子?xùn)偶催吔缒?，邊界膜分子間的內(nèi)聚力具有一定的承載能力，決定潤(rùn)滑狀態(tài)的重要因素在于邊界膜抵抗破裂的能力——邊界膜強(qiáng)度。與潤(rùn)滑相關(guān)的有下列磨損形式：因潤(rùn)滑油膜與邊界膜的強(qiáng)度不夠，容易造成粘著磨損和表面疲勞磨損；因潤(rùn)滑油膜厚度較小而使摩擦副出現(xiàn)剛性接觸、潤(rùn)滑劑內(nèi)含有大尺寸磨粒等雜質(zhì)并且潤(rùn)滑劑排斥磨粒能力較低等因素容易造成磨粒磨損；潤(rùn)滑油脂本身是化學(xué)物質(zhì)，可能對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕，造成磨蝕磨損等。綜上所述，為了減少或避免與潤(rùn)滑相關(guān)的軸承磨損的發(fā)生，在設(shè)計(jì)選擇潤(rùn)滑劑時(shí)，應(yīng)對(duì)以上幾種磨損情況進(jìn)行綜合分析，如潤(rùn)滑油脂所含化學(xué)成分對(duì)所應(yīng)用金屬的腐蝕情況等，但用于軸承制造的金屬成分比較單一，常用的潤(rùn)滑油脂對(duì)其腐蝕的機(jī)會(huì)也不多。
二、軸承工作參數(shù)對(duì)潤(rùn)滑的影響
1.溫度對(duì)潤(rùn)滑的影響
采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑是絕大多數(shù)軸承的潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑油的特性決定其適用的溫度范圍，無(wú)論是脂潤(rùn)滑還是油潤(rùn)滑其潤(rùn)滑性能都受溫度變化的影響，主要表現(xiàn)為：當(dāng)溫度較高時(shí)，潤(rùn)滑油脂會(huì)加速化學(xué)變質(zhì)而失去潤(rùn)滑能力，潤(rùn)滑油脂粘度變低而不足以形成足夠的油膜厚度，產(chǎn)生漏脂和振動(dòng)噪聲增大。如果軸承溫度上升到潤(rùn)滑油脂的滴點(diǎn)，潤(rùn)滑脂就會(huì)變軟，失去油脂的半固體性質(zhì)而液化流失，喪失了對(duì)軸承的潤(rùn)滑作用。應(yīng)從溫度變化角度考慮軸承潤(rùn)滑油脂的選擇，如鋰基脂最高使用溫度在100～110℃，復(fù)合鋰基脂可達(dá)130～140℃。過(guò)度劇烈的溫升會(huì)給軸承運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)許多破壞性結(jié)果，比如潤(rùn)滑失效、漏脂、較低振動(dòng)噪聲的保持能力降低、對(duì)軸承零配件材料造成影響。相反，當(dāng)軸承工作溫度過(guò)低時(shí)，對(duì)潤(rùn)滑油脂潤(rùn)滑功能也會(huì)產(chǎn)生影響，其表現(xiàn)為油脂的粘度和稠度（稠度是指油脂的軟硬程度）增加，增大了軸承運(yùn)轉(zhuǎn)阻力，增大帶動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的能量消耗，同時(shí)由于潤(rùn)滑油脂粘度和稠度增加，使潤(rùn)滑點(diǎn)進(jìn)油不及時(shí)，對(duì)油膜修補(bǔ)不及時(shí)，降低了有效潤(rùn)滑膜厚度，形成軸承工作表面貧油狀態(tài)。
軸承溫升的主要原因，一是軸承零部件工作表面摩擦副之間的摩擦產(chǎn)生熱量，通過(guò)潤(rùn)滑油脂降低摩擦副間的摩擦系數(shù)可以有效減少溫升；二是在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中潤(rùn)滑油脂本身的內(nèi)摩擦產(chǎn)生熱量，而降低潤(rùn)滑油脂的粘度可以有效控制這部分溫升的產(chǎn)生。溫度升高潤(rùn)滑油脂粘度降低有利于對(duì)摩擦副的冷卻潤(rùn)滑，而隨著粘度降低又不利于防止摩擦副接觸油膜的形成，從某種意義上說(shuō)這兩個(gè)產(chǎn)生溫升的原因及控制方法有時(shí)是相互矛盾的，需要均衡考慮，要根據(jù)軸承使用的不同工況，合理地選擇不同成分的潤(rùn)滑油脂，可以有效地?cái)U(kuò)展?jié)櫥椭膽?yīng)用范圍，提高潤(rùn)滑油脂的潤(rùn)滑效果。我們通常只是關(guān)注正常工作環(huán)境溫度下的成品軸承潤(rùn)滑油脂的潤(rùn)滑效果，由于軸承工作過(guò)程中存在溫升的現(xiàn)象，會(huì)使?jié)櫥臓顟B(tài)發(fā)生改變，因此，在確定軸承潤(rùn)滑油脂種類時(shí)除要考慮軸承正常工作溫度外，對(duì)軸承自身工作溫升所產(chǎn)生的影響也不能忽略。
2.轉(zhuǎn)速對(duì)潤(rùn)滑的影響
潤(rùn)滑劑對(duì)軸承潤(rùn)滑質(zhì)量的好壞，與軸承工作轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，軸承在工作初期啟動(dòng)或速度較低時(shí)，潤(rùn)滑劑不能形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜，此時(shí)摩擦副是依靠靜態(tài)油膜潤(rùn)滑的，所以，轉(zhuǎn)速較低的軸承所用潤(rùn)滑劑應(yīng)采用添加油性劑或摩擦改進(jìn)劑、極壓劑等填料的油脂，常用的鋰基脂、皂基脂本身就是油性劑，對(duì)金屬有很好的吸附功能，容易在非動(dòng)力狀態(tài)形成靜態(tài)油膜。
當(dāng)軸承處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，潤(rùn)滑脂受離心力作用，從摩擦副位置甩離，造成工作表面缺油。高速旋轉(zhuǎn)形成的剪切力降低了油脂的粘度和稠度，同時(shí)，工作表面的高速摩擦，會(huì)提高潤(rùn)滑部位的溫度。因此，在確定高速運(yùn)轉(zhuǎn)工況下的軸承潤(rùn)滑油脂時(shí)，要從設(shè)計(jì)選型上考慮交變載荷增加而造成的接觸疲勞幾率增加、油脂在摩擦部位的黏附、溫升大時(shí)對(duì)工作面的及時(shí)供油能力、提高油脂抗剪切能力、降低溫升或耐高溫能力等多種因素。而在降低溫升功能方面，油和油霧潤(rùn)滑通過(guò)及時(shí)對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦副的重新供油、流動(dòng)冷卻摩擦表面等功能，潤(rùn)滑效果要好于油脂潤(rùn)滑。
?3.載荷對(duì)潤(rùn)滑的影響
物體之間摩擦大小是由接觸表面壓力和接觸表面材料摩擦系數(shù)決定的。軸承套圈及滾動(dòng)體材料一般都是采用GCr15鋼，可以認(rèn)為摩擦系數(shù)基本都是不變的，因此影響摩擦大小的主要原因是軸承所承受的載荷，載荷大時(shí)，容易使摩擦副表面潤(rùn)滑膜破裂，形成軸承工作表面粘著磨損，嚴(yán)重的可以造成摩擦副咬合膩死。通常，在潤(rùn)滑油脂中使用如二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯等固體潤(rùn)滑添加劑，以提高摩擦表面的潤(rùn)滑能力，但使用固體潤(rùn)滑添加劑會(huì)使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲值有所增加，限制了其應(yīng)用推廣。此外，軸承在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，摩擦副的實(shí)際接觸表面積遠(yuǎn)小于外觀所看到的工作面積，因此，即使是軸承承受的載荷不很大，也會(huì)在摩擦副表面形成較大的接觸壓力，造成摩擦副粘著磨損，所以盡管有些軸承不是工作在較高載荷的工況下，也應(yīng)該使用含有極壓劑的潤(rùn)滑油脂。雖然采用這種潤(rùn)滑油脂會(huì)增加一些成本，但對(duì)于有些特殊工況的場(chǎng)合，從提高軸承的使用壽命和可靠性來(lái)說(shuō)，性價(jià)比還是比較好的。
4.環(huán)境相容性對(duì)潤(rùn)滑的影響
通常，潤(rùn)滑油脂對(duì)橡膠的作用往往不被軸承制造業(yè)所重視，這主要是通常所用的軸承橡膠密封圈的材料成分，沒(méi)有使?jié)櫥椭瑢?duì)其形成破壞而影響到軸承的使用性能。但在設(shè)計(jì)選擇潤(rùn)滑油脂和密封圈橡膠成分時(shí)應(yīng)該充分考慮它們之間化學(xué)反應(yīng)的可能性。另外，由于空氣中存在著水氣，對(duì)鋼制軸承零件存在著腐蝕的可能性，防止銹蝕是潤(rùn)滑油脂的基本要求，目前的潤(rùn)滑油脂從技術(shù)上都能夠保證使用環(huán)境的防銹蝕要求。而防腐蝕的弱點(diǎn)是抵御化學(xué)物質(zhì)的侵襲，這是源于在選擇潤(rùn)滑油脂時(shí)，不能準(zhǔn)確地了解潤(rùn)滑部位所具有的化學(xué)物質(zhì)的成分，而造成了潤(rùn)滑油脂中的某些化學(xué)成分與接觸到的化學(xué)物質(zhì)起反應(yīng)使防銹蝕能力下降甚至失效。但在了解了潤(rùn)滑部位的化學(xué)物質(zhì)成分后，針對(duì)其化學(xué)腐蝕的原理，是能夠設(shè)計(jì)、選擇出抵御化學(xué)腐蝕的潤(rùn)滑劑的。
在軸承的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，潤(rùn)滑劑與軸承的性能是密切關(guān)聯(lián)的，轉(zhuǎn)速、載荷影響潤(rùn)滑劑的作用，而潤(rùn)滑劑的作用又影響噪聲、磨損、腐蝕等重要指標(biāo)。因此，軸承制造企業(yè)應(yīng)對(duì)潤(rùn)滑劑的選擇引起足夠的重視。保證軸承成品質(zhì)量不僅僅是套圈、滾動(dòng)體、保持架這傳統(tǒng)的三大件的精度問(wèn)題，潤(rùn)滑劑在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的作用機(jī)理是不容忽視的，而且對(duì)于軸承壽命有著舉足輕重的影響。
