润滑脂的质量对轴承噪声的影响

2013-10-11谭树范

哈尔滨轴承 2013年4期

谭树范

（哈尔滨轴承集团公司小型球轴承分厂，黑龙江哈尔滨 150036）

1 前言

在办公自动化设备和家用电器等领域中，人们越来越追求使用环境的宁静，尤其是夜间需要开动的家电类产品。因此这些设备的制造厂商会不断要求提供低噪声和低振动的轴承。通常这些轴承大多数是小直径、两面带密封装置的一次性深沟球轴承，见图1 。几乎在所有的情况下，这类轴承都是采用注脂的润滑方式。以前通常只注重研究低噪声轴承的制造工艺，将噪声的来源归纳为轴承本身及其相邻零件的振动等因素，并归纳了噪声来源，见图2 ，但实际情况下，轴承的润滑脂，因成份以及应用的特殊性，也会在轴承的运转过程中，产生振动和声波发射。因此，在静音要求较高的环境中，还需要对润滑脂噪声做进一步探讨和研究。

图1 两面带密封和防尘结构的深沟球轴承

图2 滚动轴承噪声的可能来源

2 润滑脂的构成和润滑机理

2.1 润滑脂的构成

无论使用的润滑脂的种类、性能是什么样的，它基本上由三个主要成份构成，即：基础油、增稠剂和添加剂。

基础油是润滑脂中的液体组分，主要起润滑作用，含量最多，约占总质量的80%～90%，主要有矿物油和合成油两大类；

增稠剂主要用于改善和增加润滑脂的粘稠度，限制基础油的流动，相当于润滑脂的“骨架”，可以分成皂类和非皂类两种，约占总质量的5%～15%；

各种不同的功能添加剂，是为改善润滑脂某方面的使用性能而添加的少量物质，如抗氧化剂、抗腐蚀剂等，约占总质量的5%。

2.2 润滑机理

轴承转动时，润滑脂在滚动体和滚道相对运动（假设：纯滚动）的作用下产生急剧的塑性变形，被带入滚动体和滚道的接触区域并将两者隔离开来，同时，基础油从增稠剂的构架中游离出来形成动压润滑。

3 脂润滑的噪声特性

3.1 润滑脂产生噪声的机理

由于润滑脂增稠剂和所含添加剂颗粒的作用，导致了相对作高速运动的滚动体和滚道间的平衡状态的不稳定性，特别是点接触球轴承最为明显，这是因为：钢球和沟道的接触面积极小（在理论上不受外力情况下视为点接触），钢球在沿着与沟道接触的轨迹上公转的同时又会产生微观的轴向移动，即振动，由振动产生噪声，见图3 。

图3 深沟球轴承钢球与沟道接触点的轨迹示意图

如果在轴承生产过程中，由于零配件的清洁度问题或润滑脂中含有其它的杂质，轴承的噪声更加明显。

3.2 润滑脂中细小颗粒对噪声的影响

在润滑脂的制造、储运和使用过程中，环境不可能是绝对纯净的，可能存在一些细小颗粒，这些颗粒的来源见表1 。由于轴承滚动体与滚道间的油膜厚度只有亚微米水平，而多数杂质颗粒尺寸都是微米和超微米级，所以，存在于润滑脂中的任何颗粒物质都可能是油脂噪声的来源。常见的问题是油脂中的某些成份，如添加剂，在静置一定的时限后会再结晶，形成固体颗粒。