軸箱軸承是軌道列車轉(zhuǎn)向架的重要組成部件之一，其性能質(zhì)量關(guān)系到列車的運(yùn)行安全。潤滑脂填充在機(jī)車軸承中，起到降低磨損、延長軸承壽命、保護(hù)軸承的作用。但高速、長時間和負(fù)荷過重都會導(dǎo)致潤滑脂潤滑性能變差，潤滑脂中的基礎(chǔ)油被析出，稠度變差，滴點(diǎn)變高，從而無法起到保護(hù)作用。

 

目前國內(nèi)對更換潤滑脂的周期主要依據(jù)《SKF軸承手冊》，給出的建議是潤滑脂壽命不大于15000 h或60萬公里，但實際運(yùn)行狀況的復(fù)雜多變，每種潤滑脂的真實使用壽命也未可知，換脂周期過短會導(dǎo)致浪費(fèi)、不環(huán)保，換脂周期過長又會導(dǎo)致設(shè)備受損。

 

本文主要研究了新脂、40萬公里、60萬公里潤滑脂的水分、酸價、油耗、錐入度、滴點(diǎn)、紅外、鐵譜、光譜元素等項目，來觀察潤滑脂的性能變化，給出潤滑脂更換的最佳周期。

 

 

軸承為滾動軸承，材質(zhì)為GCr15，保持架為黃銅。從機(jī)車牽引機(jī)部位取樣，機(jī)車運(yùn)行溫度區(qū)間在70-120℃。

 

40萬公里時取軸承上、端蓋上、端蓋下、軸承座下，共計4個點(diǎn)位的潤滑脂。60萬公里時取端蓋上、端蓋下，共計2個點(diǎn)位的潤滑脂。

 

潤滑脂的錐入度和油耗小于新脂，而滴點(diǎn)卻隨著里程數(shù)增加而增加，主要原因是在使用過程中，軸承的轉(zhuǎn)動會對潤滑脂起到剪切作用，破壞了原有稠化劑形成的骨架結(jié)構(gòu)，使原來被吸附和固定在結(jié)構(gòu)骨架中的礦物油被釋放出來。另一方面，軸承在轉(zhuǎn)動過程中，會產(chǎn)生70-120 ℃的高溫，也加快了釋放出來的礦物油慢慢揮發(fā)損失，導(dǎo)致潤滑脂變干、變硬，錐入度值減小。在用油脂在使用過程中已經(jīng)損失部分礦物油，自然離心出來的油耗數(shù)值也會小于新油。含油量變少，會使得滴點(diǎn)變高。

 

另外，潤滑脂在使用過程中會從外界空氣中吸收水分，因為有密封裝置，所以多數(shù)是通過呼吸作用吸收的微量水分(特殊因素除外)，而軸承運(yùn)行過程中會產(chǎn)生高溫，會使該部分微量水分蒸發(fā)，所以40萬里程數(shù)是水分含量為無。但隨著里程數(shù)的增加，潤滑脂變干，軸承中無法完全填滿軸承，密封作用會變差，所以60萬公里時，潤滑脂從無水到含有0.08%的游離水。

 

GCr15軸承鋼的主要成分是C：0.95%-1.05%、Mn：0.25%-0.45%、Si：0.15%-0.35%、S：≤0.025%、P:≤0.025%、Cr:1.40%～1.65%、Mo:≤0.10%、Ni:≤0.30%、Cu:≤0.25%、Ni+Cu≤0.50%[9]。

 

Cu、Si、Fe、P、Cr、Mn等元素隨著運(yùn)行里程數(shù)的增加而增加。新脂中Fe、Cr、Mn元素含量很微量，說明潤滑脂中Fe、Cr、Mn元素主要來源于GCr15軸承磨損顆粒。而40萬公里時，軸承上的Fe含量高于其他取樣位置的潤滑脂，主要原因是各區(qū)域受到的承載力不同，造成的磨損程度不同。60萬公里，F(xiàn)e元素含量平均值為1140 mg/kg，是40萬公里的5.5倍，新脂的127倍。從潤滑脂的物理性能中也可以看出，60萬公里時，錐入度平均值為219 0.1 mm，與新脂298 0.1 mm的絕對差值為79 0.1 mm，而40萬公里時，錐入度平均值為277 0.1 mm，與新脂的絕對差值為21 0.1 mm。使用后潤滑脂錐入度與使用前潤滑脂錐入度的差值變化超出±30 0.1 mm時，潤滑脂的潤滑能力、密封能力、附著力會大幅度降低，所以60萬公里時，F(xiàn)e含量會迅速增加。

 

40萬公里時，Cu含量平均值為118mg/kg，60萬公里時，Cu含量平均值為552mg/kg，Cu含量增加主要來源于軸承和黃銅支架磨損。60萬公里Si含量明顯增加，原因是潤滑脂起不到良好的密封作用，可能混入灰塵和雜質(zhì)所致。

 

40萬公里時，潤滑脂酸價已經(jīng)高于新脂的，說明已經(jīng)出現(xiàn)了氧化產(chǎn)物，從鐵譜譜圖中也可以看出，40萬公里時產(chǎn)生了少量的油泥。隨著運(yùn)行里程數(shù)的增加，潤滑脂中基礎(chǔ)油在使用過程中進(jìn)一步形成酸性不溶物，與其他固體等黏合在一起最終形成油泥，沉降在各處，所以60萬公里時鐵譜譜圖中，出現(xiàn)了大量的油泥。

 

60萬公里時，樣品中的Fe、Cr、Mn元素含量偏高，而Gcr15軸承鋼中鐵含量約占95%左右，長期運(yùn)行磨合使磨損顆粒混入脂中所致。在鐵譜分析中也可以看出潤滑脂中含有少量的小于10μm的鋼/鑄鐵碎屑，進(jìn)一步證明了軸承存在磨損情況。通過觀察發(fā)現(xiàn)磨粒屬于黏著擦傷，黏著磨損多發(fā)生在工作溫度高、載荷高的邊界潤滑部位，如軸承在啟動時潤滑間斷的瞬間。

 

60萬公里時，潤滑脂中還存在個別異常的疲勞磨損顆粒和個別高溫氧化物。主要是潤滑不良引起局部產(chǎn)生干摩擦，并伴有高溫使?jié)櫥趸?/div>