苏荔

（核工业理化工程研究院，天津　300180）

　　摘　要：轴承系统是某旋转机械的关键部件，其寿命直接关系机器的寿命，摩擦磨损是影响轴承系统寿命的主要因素，为此需提高轴承系统的抗磨损性能。改善润滑油性能是提高轴承减摩抗磨性能较为行之有效的方法，加入少量添加剂能够改善润滑油使用性能，从而提高轴承的减摩抗磨性能。在试样试验基础上，对Z佳复配添加剂、目前所使用润滑油及基础油三种油品分别在相同径向承载下进行了比较试验，确定出Z佳的润滑油添加剂。并对试验后的轴承进行了电镜观察和能谱分析，对添加剂的作用机理和影响因素进行了分析。

　　关键词：轴承系统；添加剂；减摩抗磨性能

　　轴承系统作为旋转机械的关键部件之一，其寿命与机器寿命息息相关。磨损是影响轴承系统寿命的重要因素之一，因此，应提高轴承系统的减摩抗磨性能，从而延长机器的使用寿命。轴承系统采用边界润滑，对于这种润滑方式而言，其磨损主要取决于润滑油性能及摩擦表面性质和相互运动方式^[1]。在摩擦副表面性质和相互运动方式确定的情况下，提高摩擦副抗磨损性能Z行之有效的方法就是改善润滑油性能，而加入少量添加剂是改善润滑油性能的有效手段。但是，添加剂之间有时会产生互相制约作用，因此必须注意它们之间的影响和综合应用效果。若能选择恰当的添加剂配方，能够有效提高摩擦副的抗磨损性能，然而要获得添加剂的综合效果往往是不容易的^[1]。

　　1　台架试验

　　前期曾针对润滑油添加剂的使用性能专门开展了的试样试验^[2]，通过比较磨斑直径和磨痕宽度已基本确定出添加剂的种类和配方。但是试验结果还需通过台架试验进行考核验证。台架试验在模拟实际使用条件下进行的，更接近实际工况。通过对试验条件进行强化和控制，能够在短时间内获得试验数据，校验添加剂对轴承减摩抗磨性能设计的合理性。

　　由于轴承系统结构的特殊性，其磨损进程较为缓慢，为了能在较短的时间内给出添加剂对轴承减摩抗磨性能的评判结果，需要采用较实际使用条件更为恶劣的环境，同时还应保证不改变轴承系统的摩擦磨损机理，通过分析比较，确定采用增大轴承径向承载的方法。

　　1.1磨损机理分析

　　对增大轴承径向承载后轴承的磨损机理进行了分析。轴承的磨损机理主要受：运动形式、润滑状态、磨损形式的鉴别方式和添加剂的作用机理四种因素影响。其中，两者的润滑方式相同，均为边界润滑；添加剂的作用机理均是在摩擦副表面形成化学反应膜；在润滑状态和添加剂作用机理方面两者相同。而在运动方式方面，运动方式主要与：运转方式、载荷方式和环境因素有关，增大径向载荷仅是在载荷方式上略有不同；磨损形式的鉴别方式方面正常状态下磨损形式仅为磨粒磨损。若增大竞相承载后磨损形式发生变化，则认为磨损机理发生改变。

　　对增大径相承载后的轴承磨损形式进行了观察，其磨损形式为典型的磨粒磨损。因此，可以判断两者的磨损机理并未发生改变。

　　1.2磨损的鉴别与分析

　　试验中，必须建立添加剂磨损轻重的合理判别手段。当轴承承受较大径向承载时，摩擦副接触处会产生较大接触应力，出现单侧磨痕。根据添加剂性能特点，不同添加剂对轴承减摩抗磨性能所起作用差别较大，通过比较不同径向承载下所出现的轴承单侧磨痕个数就可以评判出添加剂的性能优劣。

　　1.3试验

　　在磨损试验台上分别选用基础油、润滑油和复配添加剂润滑油三种油品进行试验。其中，基础油为真空扩散泵油；润滑油为基础油中加入少量T306；复配添加剂润滑油为基础油中加入T306与T451，两者体积比为2∶3。

　　1.4结果分析

　　试验均稳定运行1周。每组6个样品，对试验后的轴承表面形貌在显微镜下进行观察，轴承在不同径向载荷不同油品作用下出现单侧磨痕的结果进行了统计。

　　径向载荷为10N，轴承表面均无单侧磨痕。径向载荷为17N和20N，使用基础油的轴承表面均出现单侧磨痕；径向载荷为13N，有的存在单侧磨痕，有的没有明显单侧磨痕。随着径相承载的增加，轴承中出现单侧磨痕的数量增加。对不同油品下出现单侧磨痕的个数进行了比较，复配添加剂润滑油＜润滑油＜基础油，在提高轴承的减摩抗磨性能方面，复配添加剂润滑油＞润滑油＞基础油，这与试样试验结果吻合。

　　2　轴承表面成分分析

　　摩擦表面化学成分分析对摩擦磨损研究十分重要，表面层的化学成分与分布特点反映了摩擦副表面间的化学反应和元素迁移^[1] 。对磨损后轴承表面成分进行分析，可以了解添加剂是如何影响轴承减摩抗磨性能。

　　X射线能谱仪是用X射线激发表面产生光电子，并进行能谱分析。它适用于研究表面膜的形成以及添加剂对磨损的影响。对新轴承及台架试验中三种油品作用下的轴承分别在Quanta400环境扫描电子显微镜下进行了观测，采用OXFORDINCA400X射线能谱仪对四种轴承表面成分进行分析，发现：新轴承和基础油结果基本相同。基础油不含添加剂，润滑主要依靠物理吸附。润滑油和复配添加剂润滑油作用下，轴承表面均有磷峰，两者均有含磷添加剂T306，可与摩擦表面发生化学反应，生成化学反应膜，提高轴承的减摩抗磨性能。复配添加剂润滑油作用下，轴承表面磷含量高于润滑油中磷含量，由于T451为一种磷酸酯，能与T306作用，产生协同效应，形成强度和韧性更优的混合反应膜，进一步增强轴承的减摩抗磨性能。

　　复配添加剂润滑油能够提高轴承减摩抗磨性能。

　　3　结论

　　采用增大径相承载的方法没有改变轴承的磨损机理，并能在较短时间内评判添加剂的作用效果。

　　在提高轴承的减摩抗磨性能方面，T306与T451复配润滑油＞润滑油＞基础油。

　　能谱结果，T306与T451复配润滑油形成的化学反应膜磷含量高于润滑油中磷含量，有利于提高轴承的减摩抗磨性能。

　　参考文献

　　[1]温诗铸.摩擦学原理[M].清华大学出版社，2002.

　　[2]颜志光.润滑材料与润滑技术[M].中国石化出版社，2000.

来源：《科技创新导报》2015年第10期