了解润滑油 - 第I部分

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为了使系统的性能和使用寿命最大化，请选择正确的粘度、增稠剂和添加剂。

您可以花时间调整电机，设计正确的耦合，并编程您的PLC。您可以开发完美的机器，以高速和低成本提供完全正确的性能，但如果您未能做出正确的润滑剂选择，那么完美的机器将死于早期死亡。正确指定和维护，润滑是OEM和最终用户的单一最直接的方式，以确保机器的最佳性能和寿命。然而，常常润滑被推除了，看似更重要的任务。它简单，思考是又易于选择的。现实是，润滑的细微差别可以比它们出现更复杂。当OEM和最终用户基于过去的历史而不是评估应用程序的条件以及可用的选项时，请迅速遵循。在这两个部分中，我们将审查基础知识，然后仔细看看普通陷阱和成功提示。

最基本的是，润滑的目的是分离运动部件，减少摩擦，减少磨损和热量的产生。运动系统润滑的应用包括齿轮箱，轴承和执行机构。的选择润滑剂时要考虑的主要特性包括:

• 粘度，或流动阻力
• 类型：矿物油或合成
• 热特性:热稳定性、冰点、沸点
• 防护特性:抗氧化剂、缓蚀剂、防锈剂、耐压
• 稳定性特性：阻力抗性，耐发泡

粘度
润滑剂的关键特性可能是它的运动粘度，单位为厘沲。运动粘度本质上是流体流动阻力的量度。润滑剂的粘度赋予了薄膜强度——润滑剂分离运动部件的能力。毫无疑问，操作条件在决定给定组件和应用的适当粘度方面起着关键作用。

第一步是确定最小操作粘度。制造商提供其润滑油的参数数据图，将其性能与环境和操作条件联系起来。例如，用于选择轴承润滑脂的常见图显示粘度是轴承直径的函数，带有轴承速度的参数图(见图1)。要确定最小粘度，首先选择平均轴承直径：

在哪里D为外径，d内径。你跟踪达轴承的运行速度，并决定您的粘度。类似的工具也适用于滚珠丝杠执行器等部件。

当然，为最小值进行设计是一个很好的方法，它会使系统的性能和生命周期低于标准。一般来说，为了优化使用寿命，你需要在移动表面之间获得尽可能好的膜厚。我们可以用kappa值来表示实际的膜厚:

在哪里实际是实际操作粘度和Min是理论上的最小粘度。研究表明，轴承系统的最大使用寿命为= 4。也就是说，工程总是涉及到权衡，在这种情况下，还有其他因素需要考虑。使用4的kappa值引入其他缺点，如减少传热和降低系统效率。更典型的是，工业和运动系统使用= 2或= 3。

最终，这是一个为你的应用选择最佳粘度的问题。例如，在污染较少的环境中的组件可以容忍较低的kappa值。对于一些系统，如轴承运行在非常低的rpm，使用润滑剂= 1可能是不可能的。例如，在图1中快速扫视，例如，润滑剂和满足该标准可能不存在于5 rpm处的轴承转动。这些应用需要其他添加剂为防止金属与金属接触和早期发生故障，尽管对于运动控制应用，极限压力（EP）添加剂可能会引起问题，我们将稍后讨论。

一旦你知道你的最低粘度和你的值，你可以使用粘度选择表找到合适的润滑剂等级。ISO或SAE等组织通过40°C粘度来定义油的等级。很可能你的系统会在更高或更低的温度下运行。粘度图(见图2)允许您推断工作温度的性能，以确定您需要的等级。在这里，权衡再次发挥作用。如果系统有较高的kappa值，那么在具体的等级选择上有一定的灵活性。

油与润滑脂
即使是最好的基础油，如果它不停留在表面，也不能保护运动部件。例如，在非常高的速度或非常高的温度下，润滑脂是更好的选择。不幸的是，关于正确指定润滑脂存在许多误解。润滑脂是一种基础油，与增稠剂和可能的添加剂结合，形成一种混合物，旨在保持运动部件之间的保护膜。需要注意的是，增稠剂不会改变润滑脂中基础油的粘度。相反，它改变了混合物的稠度。你可以把油脂想象成一种固定油分子的基质，就像海绵固定水或面粉使肉汁变稠一样。虽然适当选择增稠剂对系统的成功至关重要，但它实际上并不影响基础油的润滑能力。基础油的粘度决定了油膜的强度——润滑剂分离运动部件的能力。加入更多的增稠剂只会使油脂更硬。

润滑脂的选择涉及以下因素:

•基础油粘度:与速度成反比
•基础油型：矿物油或合成
•NLGI等级：润滑脂的一致性
•增稠剂类型
•添加剂

如上所述，确定有效的润滑脂首先要选择基础油，然后才选择适当的增稠剂和添加剂。例如，高速轴承需要低粘度油，以确保运动部件保持分离。同时，它需要高稠度的润滑脂，以保持运动部件上的油。首先确定你的最小粘度和kappa值，然后考虑增稠剂。

我们用速度因子来表征轴承速度，速度因子可以表示为:

DN =d*转

或

ND_米= rpm *

选择速度因子主要取决于您的参考资料所需的要求，虽然是因为ND_米包括内径和外径，它考虑了不同的节直径有不同的表面速度的事实。速度系数可作为基础油选择的依据。例如，具有极高DN值的轴承，最好使用含有矿物油基础油的润滑脂，它能承受压力，而合成基础油在低速时效果很好。

增稠剂和添加剂
稠度描述润滑脂的整体刚度。它是由美国国家润滑脂研究所(NLGI)的评级系统分类的，该系统描述了一个加重的锥体掉进润滑脂并停留5秒的穿透情况。额定值从000(相当于最大穿透深度47.5毫米，几乎是流体)到6(相当于最小穿透深度8.5毫米，相当硬)不等。一般情况下，工作温度范围越高，选择的NLGI等级越高。同样，速度因子越高，等级越高。典型的工业系统使用2级，尽管高速轴承在运动系统可能使用3级，以确保基础油保持在原地。

选择一个能够容忍操作条件的增稠剂是必不可少的。当谈到运动控制时，增稠剂的最重要的特性是它抵抗氧化，容忍高温，抵抗水，并抵抗与基础油的分离。其他因素包括剪切稳定性，这是指增稠剂随着时间的推移抵抗软化（降低一致性）的能力。

最常见的增稠剂包括锂;锂，铝或钙的复合物;磺酸钙，聚脲和粘土。这些增稠剂在氧化方面都非常稳定。然而，在高温下，锂增稠剂表现不佳。当涉及剪切稳定性时，锂络合物和聚脲为软化提供了最佳的抵抗力。实际上，Polyurea通常是运动应用的默认增稠剂选择。也就是说，它在潮湿甚至潮湿的环境中并不顺序。在洗涤或高湿度环境中，磺酸钙，铝配合物，钙络合物或锂络合物可能是更好的选择。

添加剂提供了微调润滑脂或油的性能的方法。它们的性质范围从抑制防锈，腐蚀和氧化来保护压力，破坏和磨损的能力。正如我们之前提到的，一些应用存在这种具有挑战性的操作条件，即没有基础油可以提供适当的最小粘度水平，更不用说较高的kappa值。在这种情况下，极压（EP）添加剂可以有助于抵抗磨损。也就是说，如果尽可能在电动机附近，应避免这些添加剂。所用化合物往往对金属腐蚀性腐蚀，例如绕组中使用的金属。通常，EP润滑脂导致运动系统的早期失败。

重要的是要记住，当涉及到润滑剂的选择时，没有硬性的规则。为了获得一个成功的系统并延长其使用寿命，原始设备制造商和最终用户都需要考虑不同的性能参数和环境条件，并将其与油脂特性进行权衡，以达到针对特定应用的最佳选择。

在本文的第2部分中，我们将回顾如何指定润滑脂和油，重点关注常见的缺陷和最佳实践。

确认
感谢Klüber润滑公司的工程和技术服务总监Steve Mazzola和Des-Case公司的产品和服务经理Jarrod Potteiger。

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