潤滑脂噪聲在不同測試儀上的比對研究

谷紅寬，劉建龍，李興林，吳寶杰

（1.中國石化潤滑油有限公司 天津分公司，天津 300480；2.杭州軸承試驗研究中心 博士后工作站，杭州 310022）

在套圈、滾動體和保持架的加工精度及裝配清潔度得到大幅度提高之后，軸承的噪聲等級及特性基本取決于其采用的潤滑脂［1-2］，因此低噪聲潤滑脂的研發(fā)和評定引起了國際范圍的廣泛關(guān)注［3-5］，滾動軸承潤滑脂噪聲測量評定方法也被列為ISO標(biāo)準(zhǔn)項目并計劃在2018年底之前出版該項國際標(biāo)準(zhǔn)，中國也是此工作組（ISO/TC4/WG23）的活躍成員和專家小組成員。

正在工作組草案（CD）階段的潤滑脂噪聲測評國際標(biāo)準(zhǔn)采用608等微小型精密軸承進(jìn)行測評，與現(xiàn)行軸承振動測量國際標(biāo)準(zhǔn)保持一致。測量儀器的硬件、軟件（即評定方法）均依據(jù)SKF公司的BeQuiet+或FAG公司的MGG 11，2種軟件可安裝于任何一臺硬件上使用，如BeQuiet+儀器就帶BeQuiet（BQ）和MoreQuiet（MQ）2種評價方法［6-8］。而我國目前尚無專用的潤滑脂噪聲測試儀器和分級方法，基本上是將待評定潤滑脂注入軸承后，在國產(chǎn)軸承加速度振動儀或速度振動儀上通過測量軸承振動的有效值、峰值或波峰因數(shù)（也可通過揚聲器監(jiān)聽代替峰值或波峰因數(shù)的定量測量），對不同潤滑脂的噪聲等級做出比較判別。

在此種情況下，就應(yīng)特別關(guān)注同一款潤滑脂在不同測試儀器及方法下測得的噪聲特性或等級是否具有定量可比性或是否具有最基本的定性可比性。因此，選用市場上正在使用的3款潤滑脂，注入專門用于潤滑脂噪聲等級評定的高精度608軸承，分別采用S0910-III軸承測振儀及BeQuiet+潤滑脂噪聲測試儀，通過實際測量結(jié)果進(jìn)行對比分析研究。

1 測試準(zhǔn)備

測試前，先用潔凈的有機溶劑對高精度608軸承進(jìn)行清洗，確保軸承清洗干凈后，用特定防銹油與有機溶劑按照一定比例配比對測試軸承進(jìn)行浸泡，并將浸泡后的軸承放入真空皿抽真空干燥，放置過夜。選取的3款潤滑脂的技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 潤滑脂的技術(shù)參數(shù)Tab.1 Grease technical parameters

2 S0910-III噪聲測試

S0910-III為加速度型軸承振動測試儀，心軸轉(zhuǎn)速（1 500±30）r/min；軸向載荷49 N；測試環(huán)境溫度20℃。

向每套軸承中加入適量潤滑脂。選取軸承外圈外徑面圓周方向均布的3點，每點測量持續(xù)時間不小于1 s，一面測完后將軸承翻轉(zhuǎn)進(jìn)行再次測量。取被測軸承2面共6點測量值中的最大值作為該軸承的振動分貝值。每種潤滑脂測試5套軸承，取5套軸承振動有效值的算術(shù)平均值作為一款潤滑脂的測試結(jié)果，見表2。

表2 潤滑脂S0910-III噪聲測試結(jié)果Tab.2 Test result of S0910-III

由表可知：BLM-K脂無論啟動振動值還是運轉(zhuǎn)振動值都明顯優(yōu)于S脂和M脂，且啟動雜音少，波形平穩(wěn)。S脂與M脂相比，軸承振動值相當(dāng)，但是波形穩(wěn)定方面S脂要優(yōu)于M脂。

3 BQ測試

每款潤滑脂裝入5套軸承測試，心軸驅(qū)動轉(zhuǎn)速1 800 r/min，軸向載荷30 N，注脂采用專用注射器和PE導(dǎo)管。

首先，測試軸承按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行空白測試并保存測試文件；然后，BeQuiet+儀器對軸承自動注脂，潤滑脂啟動噪聲在軸承啟動運轉(zhuǎn)的最初10 s內(nèi)測定；運轉(zhuǎn)噪聲在軸承啟動運轉(zhuǎn)10 s后的60 s內(nèi)測定。對每套軸承測試10次，然后通過軟件將采集到的振動速度峰值（PV，μm/s）數(shù)據(jù)按照BQ1（PV≤5），BQ2（5＜PV≤10），BQ3（10＜PV≤20），BQ4（20＜PV≤40）進(jìn)行分類統(tǒng)計，并按照GN級別的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)評定潤滑脂的噪聲等級，測試結(jié)果如圖1所示。

圖1 BQ噪聲測試結(jié)果Fig.1 Test result of BQ

從圖中可以看出，3種脂的整體評定都達(dá)到了GN4，但5套軸承的測試結(jié)果不同。采用BLM-K脂的5套軸承100%在BQ1等級水平，潤滑脂噪聲等級均達(dá)到GN4（靜音潤滑脂），證明該潤滑脂具有較高的潔凈度；采用S脂的軸承有3套達(dá)到GN4，1#和3#軸承均為GN3，但3#軸承比1#軸承中的BQ1等級要多；采用M脂的軸承有4套達(dá)到GN4，而2#軸承峰值中100%為BQ2，只能評定為GN3。綜上所述：BLM-K脂噪聲性能穩(wěn)定，潤滑脂潔凈度高；M脂噪聲和潔凈度相對穩(wěn)定；S脂噪聲等級總體在GN3及以上，穩(wěn)定程度有待提高。

4 MQ測試

將潤滑脂裝入5套軸承測試，注脂量為0.33 g，心軸驅(qū)動轉(zhuǎn)速1 800 r/min，軸向載荷30 N，對軸承處理及加脂使用有機溶劑、專用防銹油和定量注脂槍。

將待評定潤滑脂注入已處理好的軸承中，根據(jù)被測軸承在中頻帶和高頻帶的振動特性，以“噪聲等級/啟動噪聲特性”表示潤滑脂的噪聲特性，如I/1，II/1，III/4等。其中，潤滑脂的噪聲等級（noise class）通過運轉(zhuǎn)噪聲特性和噪聲衰減能力評價，分為I，II，III，IV共4個等級；潤滑脂的啟動噪聲特性分1，2，3，4共4個等級。測試結(jié)果見表3。

表3 MQ噪聲測試結(jié)果Tab.3 Test result of MQ

由表可知：采用BLM-K脂的5套軸承在噪聲衰減系數(shù)方面都達(dá)到了I級，潔凈度也達(dá)到了1級，潤滑脂噪聲表現(xiàn)穩(wěn)定，對于振動衰減效果明顯，噪聲等級評定為I/1；采用S脂的1#和2#軸承噪聲衰減系數(shù)≥IV，對軸承振動速度衰減能力較差，雖然潔凈度也達(dá)到了1級，但是在0～32 s和32～64 s的峰值整體明顯高于BLM-K脂，由此導(dǎo)致噪聲衰減系數(shù)較小，即對軸承振動的衰減能力較弱，因此其噪聲等級評定為III/1；采用M脂的軸承有4套處于II級，相對比較穩(wěn)定，其中2#軸承表現(xiàn)較好，達(dá)到了I級，潤滑脂噪聲衰減系數(shù)較大，對軸承振動的衰減能力較強，噪聲等級評定為II/1。

5 結(jié)束語

選用3款稠化劑、基礎(chǔ)油種類相同，基礎(chǔ)油黏度相近的低噪聲潤滑脂，注入608精密軸承后分別采用S0910-III軸承測振儀和BeQuiet+軸承測振儀以及對應(yīng)的噪聲評定方法進(jìn)行了測評，從結(jié)果可以看出：由于儀器硬件和軟件都存在差異，3種測量方法下的測量結(jié)果沒有定量可比性；但3款潤滑脂在不同測量方法下的噪聲特性優(yōu)劣順序基本一致，說明結(jié)果具有定性可比性。

另外，相對于S0910-III，BeQuiet+的硬件更為強大，評定方法也更為合理，而且減少了人為因素對噪聲等級評定的影響，結(jié)果更具有說服力。因此，實驗室對潤滑脂噪聲特性的評估或相關(guān)各方對潤滑脂噪聲特性的測量結(jié)果存在爭議時，應(yīng)以BeQuiet+儀器的測量結(jié)果為準(zhǔn)。同時建議我國應(yīng)著手開發(fā)國產(chǎn)潤滑脂噪聲特性測評儀器，并制定相應(yīng)的評定方法標(biāo)準(zhǔn)。