強(qiáng)永席　張遂心　王越　馮樂剛

摘要：通過研究稠化劑、基礎(chǔ)油、添加劑組成對電機(jī)脂的影響，得出三組分復(fù)合鋰基潤滑脂的最佳比例為1：0.4：0.4。研制的電機(jī)脂具有良好的高低溫性能、膠體安定性、機(jī)械安定性、氧化安定性、抗磨性、防腐性、抗水性和較長的高溫軸承壽命。由現(xiàn)場試驗篩選出了適合的基礎(chǔ)油黏度，所生產(chǎn)的電機(jī)脂在使用試驗中效果良好。

關(guān)鍵詞：潤滑脂；電機(jī)；長壽命

中圖分類號：TE626.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1002-3119（2015）02-0007-04

0 引言

近20年來，隨著電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和控制理論發(fā)展，電機(jī)調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展，電機(jī)的應(yīng)用不再局限于工業(yè)方面，在商業(yè)及家用設(shè)備等各個領(lǐng)域也得到應(yīng)用。當(dāng)電機(jī)的制造技術(shù)達(dá)到一定程度時，潤滑脂性能對電機(jī)的運(yùn)行壽命的影響就顯得尤為突出。合成潤滑油具有一定化學(xué)結(jié)構(gòu)和特殊性能，與礦物油相比，合成潤滑油具有更好的黏溫性能和熱氧化性能。另外，合成潤滑油能降低能耗和潤滑劑耗量、減少設(shè)備磨損、延長設(shè)備維修周期、提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，因此在工業(yè)中使用范圍比較廣。

復(fù)合鋰基潤滑脂的研究始于60年代，1962年美國第一個復(fù)合鋰基潤滑脂產(chǎn)品通過現(xiàn)場試驗。在美國，復(fù)合鋰基潤滑脂被作為工業(yè)多效脂、汽車多效脂、抗磨軸承脂而廣泛應(yīng)用。我國從70年代開始了復(fù)合鋰基潤滑脂的研究工作，并成功地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。2008年，劉志穎等探討了不同類型的基礎(chǔ)油對復(fù)合鋰基脂性能的影響。復(fù)合鋰基脂的皂纖維是由高級脂肪酸鋰皂和低分子酸鋰鹽兩種或多種化合物共結(jié)晶而成，使制備的復(fù)合鋰基脂具有260℃以上的滴點，在163℃下的軸承壽命可以達(dá)到400h以上，可以較長時間使用在200℃工作環(huán)境下。復(fù)合鋰基脂是由12-羥基硬脂酸與二元酸復(fù)合鋰皂作稠化劑制成的。二元酸可以用壬二酸或癸二酸，如不用二元酸還可以用硼酸或同時加入第二種羥基酸如水楊酸、乳酸或?qū)αu基苯甲酸。復(fù)合鋰基潤滑脂由于具有良好的高溫多效性能，必將在未來獲得更加迅速的發(fā)展。

用合成油生產(chǎn)的復(fù)合鋰基潤滑脂具有良好的高低溫性能、熱氧化安定性，能更好地延長電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期，提高電機(jī)的使用壽命。

1 電機(jī)脂的制備

1.1試驗材料

12-羥基硬脂酸、癸二酸、硼酸、氫氧化鋰、純凈水、基礎(chǔ)油、添加劑均為工業(yè)原料，使用前未經(jīng)任何處理。

1.2制備工藝

將1/3基礎(chǔ)油與十二羥基硬脂酸加入反應(yīng)釜中和當(dāng)量的單水氫氧化鋰水溶液反應(yīng)，皂化1h完成，加入癸二酸和當(dāng)量的單水氫氧化鋰水溶液反應(yīng)，皂化1h后，繼續(xù)加入硼酸和當(dāng)量的單水氫氧化鋰水溶液反應(yīng)，皂化1h后脫水，升溫?zé)捴频?10℃恒溫10min，加入冷油攪拌降溫，在100℃時加入添加劑，攪拌均勻降至90℃左右，均化研磨，出釜得到電機(jī)脂成品。制備工藝流程見圖1。

2 結(jié)果與討論

2.1稠化劑組成對電機(jī)脂性能的影響

許多低分子酸均可與脂肪酸復(fù)合制備復(fù)合鋰基脂，試驗考察12-羥基硬脂酸、癸二酸與硼酸比例的變化對于電機(jī)脂錐入度、滴點以及鋼網(wǎng)分油性能的影響。具體見表1。

從表1可以看出，不同的摩爾比其稠化能力也不同，而滴點隨之變化，膠體安定性也有很大的區(qū)別，隨著三種酸摩爾比例的變大，潤滑脂錐入度依次變大，滴點逐漸升高，分油也是逐步變大的趨勢?？紤]稠化劑的稠化能力及其高溫性能，其摩爾比應(yīng)可選擇1：0.4：0.4和1：0.5：0.5?？紤]潤滑脂的膠體安定性及剪切安定性，最好選用摩爾比為1：0.4：0.4。

2.2基礎(chǔ)油組成對電機(jī)脂性能的影響

選用不同黏度國產(chǎn)合成潤滑油和礦物基礎(chǔ)油進(jìn)行調(diào)合，得到調(diào)合油A（40℃運(yùn)動黏度64.47mm²/s）、B（40℃運(yùn)動黏度95.78mm²/s）、C（40℃運(yùn)動黏度181.21mm²/s）。針對三種不同的調(diào)合油，采用相同的工藝和稠化劑摩爾比（1：0.4：0.4）生產(chǎn)了三批電機(jī)脂，分析數(shù)據(jù)見表2。

從表2的數(shù)據(jù)可以看出，改變基礎(chǔ)油黏度和類型，研制的稠化劑體系對不同黏度的基礎(chǔ)油均有良好的適應(yīng)性，能滿足電機(jī)脂的理化性能要求。

2.3添加劑對電機(jī)脂性能的影響

為滿足基礎(chǔ)脂的使用性能，需加入抗磨劑、抗氧劑、防銹劑等多種添加劑，但極性添加劑對基礎(chǔ)脂的結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生破壞作用，如引起滴點的大幅度降低、膠體安定性變差、對金屬產(chǎn)生腐蝕等；不同添加劑之間由于爭奪金屬表面也會存在相互遏制作用，如防銹劑的存在會降低極壓抗磨劑的效果。因此，將抗磨劑、抗氧劑、防銹劑等所需的添加劑加入基礎(chǔ)脂，進(jìn)行主要性能的考察，典型數(shù)據(jù)見表3。

由表3可以看出：加入添加劑后的電機(jī)脂在銅片腐蝕、防銹蝕、磨痕直徑、極壓性能和高溫軸承壽命等主要指標(biāo)上表現(xiàn)出不同的效果?？梢?，通過平衡各添加劑之間的關(guān)系，由胺型和酚型抗氧劑混合的組合C有效發(fā)揮各組分之間的協(xié)同效應(yīng)，最終確保了電機(jī)脂良好的高低溫性能、膠體安定性、機(jī)械安定性、氧化安定性、抗磨性、防腐性和較長的高溫軸承壽命?，F(xiàn)將添加劑組合C加入到由調(diào)合油A、調(diào)合油B及調(diào)合油C分別制備的復(fù)合鋰基潤滑脂中，其分析數(shù)據(jù)見表4。

由表4可以看出，加入添加劑后的電機(jī)脂性能均表現(xiàn)優(yōu)良：延長工作錐入度變化率小于5%，表現(xiàn)出良好的機(jī)械安定性，選用的稠化劑體系制造的皂纖維的強(qiáng)度較高，其在機(jī)械作用下抗剪切能力較高，故潤滑脂的稠度因使用時間延長而降低較小，使用壽命變長；滴點（280℃以上）作為潤滑脂熱安定性的重要指標(biāo)，是指潤滑脂從不流動態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃討B(tài)的溫度，一般用它預(yù)測潤滑脂的最高使用溫度界限，滴點越高，表明該潤滑脂的熱安定性越好；鋼網(wǎng)分油在2%～3%之間，保證微量的分油可以保持設(shè)備潤滑，對潤滑有利，而過度的分油量會使?jié)櫥兂碜冇?，膠體結(jié)構(gòu)破壞，失去潤滑作用不能滿足設(shè)備潤滑的要求；銅片腐蝕和防銹蝕的結(jié)果顯示電機(jī)脂對金屬沒有腐蝕作用；磨痕直徑和極壓性能的結(jié)果表明電機(jī)脂有較優(yōu)的承載能力、防擦傷和防磨損性能；電機(jī)脂低溫性質(zhì)取決于基礎(chǔ)油的低溫性能，選用的基礎(chǔ)油能滿足電機(jī)在-40℃的低溫下使用；潤滑脂氧化安定性是指潤滑脂在儲存和使用中抗氧化的能力，也是影響潤滑脂使用壽命的重要因素之一；潤滑脂使用壽命決定了機(jī)械設(shè)備的維修保養(yǎng)期、補(bǔ)脂周期，使用壽命較長的潤滑脂，能夠減少補(bǔ)脂次數(shù)，減少維護(hù)費用，減少潤滑脂消耗量，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3 電機(jī)脂應(yīng)用

從2008年開始到現(xiàn)在，電機(jī)脂仍在東北某集團(tuán)的電廠使用。通過使用過程中的現(xiàn)象和拆卸可知，調(diào)合油A生產(chǎn)的潤滑脂使用4個月之后，出現(xiàn)了軸承振動偏大，噪音升高的現(xiàn)象，主要原因是由于油膜厚度偏小，油膜破裂，軸承開始磨損，產(chǎn)生的磨損顆粒進(jìn)入軸承內(nèi)圈表面，從而出現(xiàn)軸承振動變大、噪音升高、使用后的潤滑脂部分變黑；調(diào)合油C生產(chǎn)的潤滑脂在使用3個月后溫升過快，電機(jī)散熱慢，導(dǎo)致電機(jī)超溫工作，調(diào)合油C黏度偏大，導(dǎo)致潤滑脂散熱能力下將，大量的摩擦熱積聚在軸承中，而溫度的上升使?jié)櫥Y(jié)構(gòu)破壞，分油變大，潤滑能力在一段時間之后急劇下降，沒有足夠的油膜減少軸承磨損，導(dǎo)致軸承磨損嚴(yán)重，潤滑脂劣化嚴(yán)重，大部分已變黑；調(diào)合油B生產(chǎn)的潤滑脂使用過程中無問題，使用1年后拆卸下來的潤滑脂光亮如新，得到了用戶的認(rèn)可，調(diào)合油B選擇了適宜的黏度，保證了潤滑油膜的厚度，較低的黏度也適宜潤滑脂散熱，良性循環(huán)下使用壽命變長，見表5。

4 結(jié)論

（1）通過稠化劑和添加劑的篩選，采用稠化劑1：0.4：0.4復(fù)合鋰稠化技術(shù)和混兌基礎(chǔ)油，研制出了一種能用于大型電機(jī)的潤滑脂。研制的電機(jī)脂具有良好的高低溫性能、膠體安定性、機(jī)械安定性、氧化安定性、抗磨性和防腐性、抗水性和較長的高溫軸承壽命。

（2）基礎(chǔ)油類型、黏度的選擇需根據(jù)實際工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，選擇合適的基礎(chǔ)油黏度有助于延長軸承壽命。

（3）產(chǎn)品通過了高溫軸承壽命試驗，并在實際使用中取得了良好的效果。