長壽命抗磨電機軸承潤滑脂的使用性能考察

趙 軍，劉 婕，王美川，王樹雷，高 峰，鄭 曄

(1.北京航空工程技術(shù)研究中心，北京 100076；2.中國石化潤滑油有限公司合成油脂分公司)

СЭДА(塞達)潤滑脂是俄羅斯20世紀末研制的新型電機軸承潤滑脂，也是目前俄羅斯使用的高性能電機軸承潤滑脂，該潤滑脂具有較好的高低溫性能和抗磨性能，可替代俄羅斯多種潤滑脂[1]。我國部分電機也在使用該潤滑脂。

目前國內(nèi)使用的電機軸承潤滑脂在抗磨性及高溫壽命等方面不具備與賽達潤滑脂相當?shù)男阅?。延長維護周期，減少軸承磨損，對于電機軸承的使用具有積極的意義，但也對電機軸承潤滑脂的性能，特別是高低溫性能以及抗磨性能提出了更高的要求。因此，研究人員前期進行了長壽命抗磨軸承潤滑脂的研制，目的是開發(fā)一種具有較高的機械安定性和熱安定性、良好的抗磨損性能和抗擦傷性能的電機軸承用潤滑脂，性能高于或相當于俄羅斯塞達潤滑脂，替代俄羅斯多種電機軸承潤滑脂，延長維護周期，提高電機保障能力，簡化潤滑脂品種，擬用于多種電機軸承用脂部位。

前期經(jīng)過配方研究，采用高溫稠化劑稠化合成油并添加多種復合添加劑制備了長壽命抗磨電機軸承潤滑脂(簡稱研制脂)，整體理化性能優(yōu)于塞達潤滑脂[2]。2015年，在某型交流發(fā)電機上進行了臺架試驗，內(nèi)容包括：低溫試驗、高溫試驗、溫度沖擊試驗和耐久性試驗等。耐久性試驗時間周期為600 h。在完成600 h規(guī)定周期的試驗后，為進一步驗證研制脂的使用性能，在電機不更換潤滑脂的情況下，繼續(xù)進行了300 h耐久性試驗，實際耐久性試驗共進行了900 h。試驗結(jié)果表明，研制脂可以滿足該交流發(fā)電機900 h的維護要求。

在研制脂通過該型交流發(fā)電機900 h臺架試驗后，有必要對該產(chǎn)品開展實際使用檢驗工作。實際使用工況條件與臺架試驗條件不同，實際使用工況較臺架試驗更復雜，實際使用中，電機不可能一直工作，而是處于工作與不工作的交替使用環(huán)境，潤滑脂在電機中的存儲時間也更長，電機功率也是不斷變化的，也就是說，實際使用工況不僅是考察潤滑脂的軸承使用性能，也是對該潤滑脂與電機金屬材料、非金屬材料相容性、防護性能、儲存安定性等性能的全面檢驗。為了進一步確定該研制脂的實際應用效果，本研究對實際使用518 h的研制脂(簡稱518 h試驗脂)與未使用的研制脂進行相關(guān)分析測試，以確定實際使用試驗對潤滑脂結(jié)構(gòu)和性能的影響。

1 實 驗

1.1 試驗油樣

使用試驗的電機密封方式為迷宮密封，取樣時使用試驗還在進行中，電機中的潤滑脂工作了518 h。因此，從迷宮觀察口獲得的研制脂實際使用時間為518 h。

研制脂和塞達潤滑脂的主要性能見表1，本次試驗油樣為未使用的研制脂和518 h試驗脂。

表1 研制脂和塞達潤滑脂的主要性能

1.2 儀 器

傅里葉變換紅外光譜儀：德國布魯克公司產(chǎn)品，型號TENSOR-27；高壓差熱掃描(PDSC)儀：德國耐馳公司產(chǎn)品，型號DSC-204HP；高頻線性振蕩試驗(SRV)微振動試驗機：德國Optimol公司產(chǎn)品，型號SRV-4。

1.3 試驗方法

對518 h試驗脂與未使用的研制脂進行紅外光譜、PDSC和SRV的對比試驗分析。PDSC試驗參照SHT 0790方法，試驗條件為：氧氣流速為100 mLmin，壓力為3.5 MPa，220 ℃恒溫，潤滑脂加量為2 mg。SRV試驗使用SHT 0721方法，試驗條件為：負荷200 N，溫度50 ℃，時間120 min，頻率50 Hz，沖程1 mm。

2 結(jié)果與討論

紅外光譜可用于檢測研制脂使用前后抗氧化性能的變化情況。圖1為518 h試驗脂與未使用研制脂的紅外光譜。從圖1紅外光譜吸收峰來看[3]，抗氧劑有所變化。長壽命抗磨電機軸承潤滑脂使用了復合抗氧劑，未使用的研制脂中含有低溫抗氧劑和高溫抗氧劑，抗氧劑以氫鍵締合的形式存在，在3 200～3 500 cm-1波段形成抗氧劑的氫鍵締合譜峰。經(jīng)518 h使用后，部分抗氧劑參與了抗氧化作用而被消耗，剩余了部分抗氧劑，并仍然以氫鍵締合的形式存在，因此，518 h試驗脂在3 200～3 500 cm-1波段仍存在吸收峰[4]，這將使其在后續(xù)工作時繼續(xù)發(fā)揮抗氧化的作用，保證潤滑脂可以工作更長的時間。

圖1 518 h試驗脂和未使用研制脂的紅外光譜對比 —518 h試驗脂； —未使用研制脂

圖2和圖3分別為518 h試驗脂與未使用研制脂在220 ℃、3.5 mPa條件下的PDSC氧化誘導期。由圖2和圖3可見，518 h試驗脂的氧化誘導期為86.4 min，未使用研制脂的氧化誘導期為83.4 min，二者相當，說明研制脂實際使用518 h后仍具有優(yōu)異的抗氧化性能。

圖2 518 h試驗脂的PDSC氧化誘導期

圖3 未使用研制脂的PDSC氧化誘導期

SRV試驗可以考察潤滑脂的抗磨性能。表2為518 h試驗脂與未使用研制脂的SVR試驗結(jié)果，可以看出，相比未使用的研制脂，518 h試驗脂作用下的SRV磨斑直徑略有增加，但變化不大，說明研制脂使用前后的抗磨性能整體變化不大。

表2 使用前后的潤滑脂抗磨性能比較

將研制脂與賽達潤滑脂及國內(nèi)3種常用的潤滑脂進行對比，表3為各種潤滑脂的SRV數(shù)據(jù)對比，表4為賽達潤滑脂與研制脂的PDSC氧化誘導期。由表3和表4可見：與未使用研制脂相比，518 h試驗脂的抗氧化性能幾乎沒有變化，抗磨性能略差；但與賽達潤滑脂以及國內(nèi)7014潤滑脂、7031A潤滑脂和936潤滑脂相比，518 h試驗脂的抗磨性能仍優(yōu)于這4種潤滑脂，抗氧化性優(yōu)于賽達潤滑脂，說明使用后的研制脂仍具有優(yōu)異的抗氧化性能和抗磨性能，潤滑脂品質(zhì)優(yōu)良。

表3 各潤滑脂的SRV試驗數(shù)據(jù)對比

表4 賽達潤滑脂與研制脂的PDSC氧化誘導期

3 結(jié) 論

(1)研制脂中的抗氧劑以氫鍵斷裂的形式以抵抗?jié)櫥难趸?18 h試驗脂中的抗氧劑仍有部分以非氫鍵的形式存在，可保證潤滑脂后續(xù)工作更長的時間。

(2)PDSC試驗結(jié)果表明，研制脂經(jīng)518 h使用后，氧化誘導期與未使用研制脂的氧化誘導期相當。

(3)研制脂抗磨性能優(yōu)于俄羅斯進口賽達潤滑脂以及國內(nèi)7014潤滑脂、7031A潤滑脂和936潤滑脂。

(4)研制脂在經(jīng)過518 h的使用后仍具有優(yōu)異的抗氧化性能和抗磨性能。