汽車水泵軸承潤(rùn)滑脂的選用薛進(jìn)，楊晉濤（浙江工業(yè)大學(xué)，浙江杭州310000）力、防銹性及與尼龍材料相容等性能的評(píng)價(jià)試驗(yàn)和分析，考察了汽車水泵軸承用潤(rùn)滑脂選擇的基本要求、相關(guān)技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法。對(duì)比分析認(rèn)為，聚脲脂是一種效果理想的可作為汽車水泵軸承用的潤(rùn)滑脂品種。：滾動(dòng)軸承；水泵軸承；潤(rùn)滑脂；性能；試驗(yàn)2.1潤(rùn)滑脂的耐熱性ElectronicPublishing由于1水溫1及環(huán)境的影響，水泵軸承運(yùn)行過(guò)遐。net汽車水泵軸承作為特殊的軸承單元，其應(yīng)用環(huán)境為高溫、高濕和高含塵污染，對(duì)潤(rùn)滑脂有特殊的使用要求。20世紀(jì)70年代，第一代汽車水泵軸承潤(rùn)滑脂多采用以硬脂酸鋰作為稠化劑的鋰基臘1，如SKF的L6MT3、美孚的MobilgreaseMP、維克菲爾公司的CastralLM等。80年代后期，由于鋰基脂已無(wú)法滿足汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，作為第二代汽車水泵軸承的潤(rùn)滑脂，非皂基脂特別是以聚脲為稠化劑的聚脲脂開(kāi)始更多地被使用，如FAG由于聚脲稠化劑具有耐熱強(qiáng)、抗水性好及使用壽命明顯大于鋰皂的特點(diǎn)，因此聚脲類脂將勢(shì)必成為今后汽車水泵軸承專用脂的研究和發(fā)展方向。

　　國(guó)內(nèi)汽車水泵軸承用脂的選擇比較雜亂，缺乏應(yīng)有的科學(xué)選擇依據(jù)。本文在對(duì)國(guó)產(chǎn)汽車水泵軸承潤(rùn)滑脂使用情況調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇3類目前典型的水泵軸承用潤(rùn)滑脂進(jìn)行全面的分析對(duì)比試驗(yàn)，研究先進(jìn)汽車水泵軸承脂應(yīng)具備的特性要求，綜合評(píng)價(jià)較理想的水泵軸承用脂，同時(shí)也為研究和開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)現(xiàn)代汽車工業(yè)所需的專用汽車水泵軸承脂提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　1試驗(yàn)及分析步驟雖然汽車水泵軸承是以滾動(dòng)摩擦的形式正常工作，載荷較低，但在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中仍存在較大的滑動(dòng)速度，溫升較高，同時(shí)由于水及潮氣的影響極易造成脂中皂結(jié)構(gòu)的破壞，引起軸承銹蝕，因此汽車水泵軸承脂除了應(yīng)具備優(yōu)異的耐高溫、長(zhǎng)壽命性能外，脂的抗水性和防銹性也相當(dāng)重要。為此，研究分析工作除了對(duì)3類水泵用潤(rùn)滑脂常規(guī)理化技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析外（表1），重點(diǎn)分析、考查了潤(rùn)滑脂的耐熱性、抗水性、防銹性能及與尼龍材料相容性等。具體的性能試驗(yàn)方法及過(guò)程見(jiàn)。

　　2試驗(yàn)結(jié)果及分析中的溫升一般都超過(guò)1⑴有時(shí)可達(dá)140 *C左右，因此反映水泵軸承潤(rùn)滑脂性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是脂的耐熱性。脂的耐熱性除常規(guī)氧彈試驗(yàn)外，更多地采用熱空氣法。表2的對(duì)比結(jié)果表明，Alvania3脂的耐熱性最低，300h后脂呈棕黑色，損失率達(dá)35%，總酸值1以上，出現(xiàn)明顯的氧化特征。結(jié)合該脂的滴點(diǎn)只有183C所以Alvania3脂不適合長(zhǎng)期在140C左右的高溫下工作。UnirexN脂的耐熱性最高，平均損失率不足9%，表1國(guó)內(nèi)典型水泵軸承用潤(rùn)滑脂常規(guī)理化指標(biāo)比較牌號(hào)試驗(yàn)方法夕卜觀黃白色深綠草綠琥珀色比色法稠化劑雙脲聚脲復(fù)合鋰鋰皂基礎(chǔ)油聚烯烴礦油基礎(chǔ)油粘滴點(diǎn)廠C抗氧安定性蒸發(fā)損失/%分油率/%水洗耐水/%機(jī)械安定性銅板腐蝕軸承防銹稠度注：1）WHP為NSK水泵軸承專用脂。不作商業(yè)品提供。為了方便比較。

　　總酸值只有人3脂的10%，含油量81%以上，這可能與鋰皂經(jīng)復(fù)合后改變了稠化劑結(jié)構(gòu)、無(wú)機(jī)離子鍵致使鋰皂在高溫下發(fā)生鍵斷裂困難有關(guān)。同樣ChevronSR脂的耐熱性能也明顯優(yōu)于Alvania 3脂，可在140C以上高溫環(huán)境下長(zhǎng)期使甩其主要原因是因作為ChevronSR脂稠化劑的聚脲是非皂結(jié)構(gòu)，不含易在高溫下產(chǎn)生催化活性的金屬離子，所以耐熱性明顯增強(qiáng)。

　　表2潤(rùn)滑脂的耐熱性牌號(hào)外觀變化脂損失/%總酸值KOH1）含油/%琥珀色變棕黑綠色變土綠，光澤藍(lán)色變棕黑，光澤2.2潤(rùn)滑脂的耐水性能水的存在不但造成軸承生銹，同時(shí)也容易破壞潤(rùn)滑劑的皂結(jié)構(gòu)，引起脂的過(guò)早解體和失效，這一點(diǎn)從表1中WHP脂對(duì)水洗耐水度的苛刻要求就能做出解釋。表3給出了3種脂在79C下抗水性能的試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果，包括脂抵抗水的侵蝕和沖洗的能力以及潤(rùn)滑脂于水中的解體程度。數(shù)據(jù)顯示水洗耐水能力以ChevronSR脂為最好，失重僅為3%，抵抗水的解體程度為1%.說(shuō)明該脂的表面附著能力較好，膠體安定性和抗水能力均超過(guò)另兩個(gè)產(chǎn)品。其余兩種脂的水淋性能比較接近，抗水能力的差距較大，其中Alvania3的平均失重高達(dá)2.8%.一般認(rèn)為，在排除工藝條件的影響下，潤(rùn)滑脂的抗水性能主要與稠化劑種類及其與基礎(chǔ)油的吸附特性有關(guān)，通常聚脲優(yōu)于復(fù)合皂，復(fù)合皂優(yōu)于單皂，合成油又優(yōu)于礦油。

　　2.3潤(rùn)滑脂的防銹性能該試驗(yàn)參照NSK水泵軸承鹽水濕熱試驗(yàn)方法，模擬脂在水泵軸承運(yùn)轉(zhuǎn)工況環(huán)境條件（高溫、高濕、含腐蝕性介質(zhì)）下潤(rùn)滑脂耐蝕能力的評(píng)價(jià)。對(duì)比結(jié)果（見(jiàn)表3）表明UnexN脂的耐蝕能力最差，經(jīng)歷了約400h的試驗(yàn)后，試片首先出現(xiàn)點(diǎn)銹，隨后銹跡不斷增大、增多，600h試驗(yàn)結(jié)束時(shí)試片表面銹蝕已十分嚴(yán)重。Alvania3脂的防銹性能也不理想，ChevronSR脂的耐蝕能力最強(qiáng)，在前400h試驗(yàn)過(guò)程中，涂有ChevronSR脂的試片光亮如初，未出現(xiàn)任何銹蝕點(diǎn)，600h試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，試片才出現(xiàn)一些變色小點(diǎn)，說(shuō)明該脂抗銹蝕能力明顯高于上述兩種潤(rùn)滑脂。

　　表3潤(rùn)滑脂的抗水及防銹能力牌號(hào)抗水沖洗能力/%耐水能力/%鹽水濕熱腐蝕（NSK法）部分小銹點(diǎn)銹跡多部分小銹點(diǎn)表面銹跡嚴(yán)重光亮如初表面小點(diǎn)變色2.4潤(rùn)滑脂與尼龍材料的相容性汽車水泵軸承中保持架材料多系尼龍或尼龍?jiān)鰪?qiáng)材料構(gòu)成131，考察脂對(duì)尼龍材料在高溫下的影響（相容性）十分重要。相容性過(guò)低或影響明顯往往會(huì)造成保持架變形，從而降低水泵軸承的使用壽命。列出了3種潤(rùn)滑脂在高溫下對(duì)尼龍保持架尺寸變化影響的對(duì)比結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示，尼龍?jiān)诘V油140*C高溫下300h后的尺寸變化率在0.45%左右，而在ChevronSR脂條件下，尼龍材料尺寸變化率為0.44%，說(shuō)明聚脲稠化劑對(duì)尼龍幾乎沒(méi)有什么影響，但Alvania 3脂和UnirexN脂對(duì)尼龍的影響導(dǎo)致尺寸變化率分別提高到0. 54%和0.66%，說(shuō)明這兩種脂對(duì)尼龍的影響較大。尼龍材料在高溫下的尺寸變化主要取決于尼龍的老化程度，尺寸變化率與老化程度成正比。在溫度與尼龍材料一定的情況下，外界介質(zhì)，特別是皂金屬成分對(duì)尼龍的老化影響最大，Alvania3和U-nirexN脂的稠化劑均是金屬皂，在高溫下其皂結(jié)構(gòu)中的金屬元素對(duì)尼龍的催化作用不容忽視，U-nirexN因含有一個(gè)無(wú)機(jī)鹽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致催化作用更為明顯。聚脲系非皂基稠化劑結(jié)構(gòu)，它對(duì)尼龍材料的影響要弱得多，所以ChevronSR脂與尼龍材料的相容性相對(duì)要好。

　　2.5潤(rùn)滑脂的壽命潤(rùn)滑脂壽命失效試驗(yàn)是針對(duì)各類軸承潤(rùn)滑脂使用的特點(diǎn)，采用模擬工況如溫度、載荷等條件對(duì)脂潤(rùn)滑軸承的耐久性壽命進(jìn)行試驗(yàn)的一種評(píng)價(jià)方法。其試驗(yàn)結(jié)果能較真實(shí)代表和反映實(shí)用效果。大量研究證明，脂潤(rùn)滑軸承耐久性壽命主要受幾方面的因素制約，如熱化學(xué)、機(jī)械載荷、摩擦磨損及脂皂結(jié)構(gòu)的機(jī)械穩(wěn)定性等。表4是3類脂壽命試驗(yàn)的結(jié)果，如Alvania3脂功耗較小，表明它的摩擦力矩小，摩擦磨損自然較低，但它在高溫下運(yùn)行300h左右軸承溫度就急劇升高，壽命失效時(shí)間僅為304h.卸機(jī)后檢查軸承磨損卻十分嚴(yán)重，Ra達(dá)0.72 /%！，IR分析脂的羰基吸收明顯。由此可證實(shí)其失效并非單純機(jī)械摩擦形成的結(jié)果，而是Alvania 3脂發(fā)生高溫氧化，導(dǎo)致潤(rùn)滑不良、漏泄和磨損加劇造成的，這一結(jié)果與前述的熱氧化過(guò)程相吻合。所以，水泵軸承對(duì)脂熱安定性的要求要明顯高于機(jī)械安定性。相對(duì)而言，由于UnirexN和ChevronSR脂的熱劣化的程度較低，所以具有更長(zhǎng)的高溫使用壽命。從工況壽命試驗(yàn)350h后對(duì)試樣軸承、潤(rùn)滑脂及各參數(shù)（磨損程度、振動(dòng)及噪聲的變化、脂的漏泄量和IR等）的分析可證實(shí)，這兩類脂均可在140*C高溫環(huán)境下長(zhǎng)期正常應(yīng)用，雖然對(duì)比數(shù)據(jù)顯示UnirexN可能比ChevronSR會(huì)有更高的預(yù)測(cè)溫度壽命，但試驗(yàn)中UnirexN脂潤(rùn)滑的軸承功耗較大，從而引起較大的溫升，不利于節(jié)能，且后期抗機(jī)械摩擦性能會(huì)有所下降，導(dǎo)致磨損壽命減小。

　　表4潤(rùn)滑脂工況壽命試驗(yàn)及性能變化的比較功能壽命試驗(yàn)（140CASTM1741）牌號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間/h功耗/W磨損后振動(dòng)/dB漏泄含油皂的氧化度（R分析）羰基吸收明顯少量羰基吸收3結(jié)束語(yǔ)以礦物油和硬脂酸鋰構(gòu)成的鋰基潤(rùn)滑脂M-vania 3在140C高溫下其結(jié)構(gòu)安定性和抗熱劣化（下轉(zhuǎn)第33頁(yè)）用第2節(jié)中的算法對(duì)上述30個(gè)樣本進(jìn)行標(biāo)定，得到模糊矩陣并求其傳遞閉包矩陣，對(duì)進(jìn)行聚類分析。取分類水平U，按U對(duì)x劃分相似類，把相交的相似類歸并在一起，得到在；U水平上的等價(jià)類RichaKlJ，Roiger.數(shù)據(jù)挖掘教程丨M.北京：清華大學(xué)大學(xué)出版社，1999.張蕾。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在信號(hào)提取中的應(yīng)用。儀器儀表與檢測(cè)，2005（1）：86?88.（編輯：趙金庫(kù)）（上接第27頁(yè)）程度會(huì)迅速下降，并很快發(fā)生溫升提高、磨損加劇等現(xiàn)象，因此其只適用于130*C以下的滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑。UnirexN脂通過(guò)復(fù)合工藝引入部分無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)形成復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂，無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)的存在使皂纖維在高溫下的氧化及斷鏈過(guò)程變得比較困難，高溫性能有顯著的提高，可在200*C以上的高溫下長(zhǎng)期使用，可用于窯車軸承、烘干機(jī)軸承等高溫環(huán)境下的軸承潤(rùn)滑，但不適合用作在含水環(huán)境或腐蝕性介質(zhì)下的軸承潤(rùn)滑劑。

　　ChevronSR脂由礦物油和聚脲組成，耐熱性好，能在170*C以上的溫度長(zhǎng)期使用。壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，高溫下其抗氧化能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，潤(rùn)滑性好，磨損小，同時(shí)其防銹性、抗水性和耐水淋試驗(yàn)結(jié)果也明顯優(yōu)于另兩種脂。由于ChevronSR脂采用聚脲作為稠化劑，不含金屬元素，高溫下能與尼龍保持架良好相容。相對(duì)于Alvania3和Unirex N月旨，ChevronSR脂更適合作為一種應(yīng)用在高溫、高濕和含腐蝕介質(zhì)環(huán)境下的汽車水泵軸承單元的潤(rùn)滑劑材料。