汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，作為第二代汽車(chē)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(lèi)脂將勢(shì)必成為今后汽車(chē)水泵軸承專(zhuān)用脂的研究和發(fā)展方向。

　　國(guó)內(nèi)汽車(chē)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(chē)水泵軸承潤(rùn)滑脂使用情況調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇3類(lèi)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(chē)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(chē)工業(yè)所需的專(zhuān)用汽車(chē)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(chē)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(chē)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(lèi)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(guān)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(chǎng)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(zhuān)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(guān)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(lèi)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(chē)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)分析。取分類(lèi)水平U，按U對(duì)x劃分相似類(lèi)，把相交的相似類(lèi)歸并在一起，得到在；U水平上的等價(jià)類(lèi)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(chē)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(chē)水泵軸承單元的潤(rùn)滑劑材料。