CN104081072A - 润滑的机械元件和用于该润滑的方法 - Google Patents

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Abstract

机械元件(10)仅包括两个成分润滑脂的第一成分(A)，两个成分润滑脂包括具有增稠剂的第一成分(A)和具有液体润滑剂的第二成分(B)，因此所述两个成分润滑脂通过将所述第一和第二成分(A和B)混合在一起而获得。

Description

润滑的机械元件和用于该润滑的方法
技术领域
本发明涉及机械元件以及提供这样机械元件的方法。
背景技术
就润滑油而言，术语润滑脂用于描述半固体润滑剂，其由增稠剂组成，典型地为皂，用矿物或植物油和/或其它液体润滑剂乳化。润滑脂具有很高的初始粘度，在施加切变时，其粘度降低，以给出油润滑的作用，其粘度与润滑脂中所用基础油基本上相同。润滑脂施加到不经常进行润滑的机械部件，且位于润滑油不能停留的位置。
润滑脂也保护机械元件，它通过润滑克服腐蚀和磨损，它帮助散热，密封固体和液体污染物，并且减小噪声。适当的润滑允许设备光滑连续运行，仅具有温和的磨损，在诸如轴承的部件上没有过度的应力或刮擦(seizures)。当润滑失败时，部件可能彼此破坏性地摩擦，导致损坏、发热和失败。润滑失败可能由润滑剂数量或年度不充分、由于延长服务而没有补充引起的退化、温度过高、外来物质的污染、对于特定应用的不正确润滑脂和/或过度润滑引起。
为了保证机械元件正确润滑，所用的润滑脂必须对特定的应用进行精确选择，并且在机械元件中/上施加正确的量、以正确的频率且至正确的位置。例如，对于轴承应用影响润滑脂选择的因素包括轴承的速度、服务温度范围、运行噪声要求、再润滑间隔、密封、开始扭矩、负荷和运行条件以及环境影响。
随着时间的推移，润滑脂可能泄露、蒸发和/或变硬。油可能从润滑脂耗尽，留下厚的蜡状物质，具有很小或者没有润滑能力。新的润滑脂例如可用润滑脂枪或泵施加，其在压力下施加润滑脂到要润滑的部分，迫使润滑脂进入该部分的空间。然而，为了防止过早磨损和损坏，制造商建议在周期的基础上去除旧的润滑脂且用新的润滑脂置换，这可能是复杂的且消耗时间的过程，因为它常常要求设备拆除且小心清洗。
发明内容
本发明的目标是克服或者改善现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的选择方案。
这些目标的至少一个通过机械元件实现，该机械元件仅包括两个成分润滑脂的第一成分，该两个成分润滑脂包括具有增稠剂的第一成分和具有液体润滑剂的第二成分，因此该两个成分润滑脂通过将所述第一和第二成分混合在一起而获得。
包括增稠剂的第一成分根据采用机械元件的应用进行选择，并且构成液体润滑剂的载体。也就是，第一成分可施加到要润滑的机械元件的至少一部分，例如，在轴承的保持架上或者在轴承自身内，例如在其内环或外环上。包括液体润滑剂也根据所用机械元件的应用选择的第二成分然后可施加到机械元件的至少一部分。当第一成分与第二成分混合时，增稠剂部分地溶解在液体润滑剂中，并且结合以形成具有优化成分的润滑脂，用于所用机械元件的应用。
例如，影响用于轴承应用的增稠剂和液体润滑剂选择的因素可包括轴承的旋转速度、服务温度范围、运行噪声要求、再润滑间隔、密封、开始扭矩、负荷和运行条件以及环境影响。
如果/当包括增稠剂的第一成分和/或包括液体润滑剂的第二成分变为耗尽时，第一成分和/或第二成分可施加到机械元件以再润滑该机械元件。也就是，更多的第一和/或第二成分可周期性地增加和/或如果/当需要再润滑时。应注意，增加为再润滑机械元件的第一成分和/或第二成分不是必须与前面施加到为润滑机械元件的第一成分和/或第二成分为相同的成分。随后增加的第一成分和/或第二成分例如可仅包括前面施加的在机械元件的使用中已经消耗的第一成分和/或第二成分的一部分。例如，对于机械元件的再润滑可能仅需要很小量的液体润滑剂。
这样的两个成分润滑脂组件在根据现有技术的润滑脂上提供几个优点。也就是，机械元件的再润滑非常简单，因为旧的润滑脂不必从机械元件去除，对于不同应用以不同润滑脂润滑的多个机械元件不必由机械元件制造商保留库存，并且减小了润滑脂的浪费量，因为润滑脂的增稠剂得到了再利用。此外，这样的两个成分润滑脂组件提高了改善自动化以及适量施加润滑和再润滑的可能性。
两个成分润滑脂的第一和第二成分可提供为一个包装，例如包封/密封单元，或者第一成分和第二成分可根据相关项目提供，意在一起使用，即使没有提供为诸如包封/密封单元的一个包装。
根据本发明的实施例，液体润滑剂包括下面的至少一个：矿物油、合成油、植物油、烯烃、酯、聚醚。
根据本发明的另一个实施例，增稠剂包括下面的至少一个：聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚烯乙二醇、聚乙二醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚乙二醇、聚氧化乙烯羊毛脂、硅油、离子皂、尿素皂、金属有机皂。
增稠剂类型的选择根据应用决定。皂例如可包括钙硬脂酸盐、钠硬脂酸盐、锂硬脂酸盐以及这些成分的混合物。硬脂酸盐之外的脂肪酸衍生物，例如锂12-氢氧硬脂酸盐，也可用作增稠剂。增稠剂的性质影响最终润滑脂的耐温性、耐水性和化学稳定性。增稠剂也可包括焦油、石墨或云母，这也提高润滑脂的耐久性。
根据本发明的进一步实施例，增稠剂包括至少一个高分子量成分和至少一个低分子成分，其中高分子量成分和/或低分子成分包括下面的至少一个：聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚烯乙二醇、聚乙二醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚乙二醇、聚氧化乙烯羊毛脂、硅油。
聚合物分子的分子量决定了聚合物的诸如发生从液体到固体变迁的温度的物理特性和诸如硬度、强度、粘弹性、韧性和聚合物粘度的机械特性。通过结合高和低分子量的增稠剂成分，对于特定的应用可优化增稠剂的物理和机械特性。
根据本发明的实施例，第一成分和/或第二成分包括下面的至少一个：增粘剂、弹性体、抗磨损添加剂、防腐添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。某些润滑脂标为"EP"，其表示"极端压力(extreme pressure)"。在高压或振动负荷下，常规的润滑脂可被压到润滑脂的部分变为物理接触的程度，导致摩擦和磨损。EP润滑脂包含固体润滑剂，通常为石墨和/或二硫化钼，以在重负荷下提供保护。固体润滑剂结合到金属部件的表面，并且防止金属对金属接触以及润滑剂膜太薄时所形成的摩擦和磨损。
应注意，包括增稠剂的第一成分和/或包括液体润滑剂的第二成分可包括至少一个添加剂。例如可增加特氟纶来改善所形成的润滑脂的润滑特性。甘油和山梨聚糖酯可加到旨在用于低温条件的润滑脂。铜可加到旨在用于高压应用的润滑脂。
根据本发明的实施例，两个成分润滑脂组件包括增稠剂，该增稠剂包括至少一个聚烯烃成分，例如包括聚乙烯或聚丙烯或这些物质的混合物，至少一个液体润滑剂成分，例如矿物油、植物油、合成油类的烯烃、酯或聚醚，以及至少一个添加剂成分，其选自下面的组，抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抗磨损剂或极端压力/负载承担能力添加剂。增稠剂成分的含量可在5％和30％重量之间，优选在9和15％重量之间，液体润滑剂的含量在60％和90％重量之间，并且添加剂成分的重量在0.2和15％之间，优选在1和8％重量之间。
根据本发明的实施例，两个成分润滑脂组件包括高分子量成分和低分子量成分。例如，增稠剂可包括(a)和(b)的混合物，(a)、(共同或相同)重量平均分子量大于200,000的丙烯聚合物，(b)、(共同或相同)重量平均分子量小于100,000的丙烯聚合物。高分子量成分和低分子量成分之比可为1:40–1:5，优选为1:25–1:15，更优选为1:19。低分子量成分可为聚丙烯均聚物。低分子量成分可具有50,000和100,000之间的平均分子量，其熔化流速(ASTM D-1238)为500-1000，优选为750-850。高分子量成分可为聚丙烯均聚物或者丙烯/乙烯共聚物。高分子量成分可具有200,000-250,000的平均分子量和1.5-15的熔化流速(ASTM D-1238)，优选为1.5-7。
根据本发明的另一个实施例，两个成分润滑脂组件包括矿物油、下面的至少一个：增稠剂、溶油聚丙烯、溶油丙烯或矿石、金属皂(皂盐增稠剂)、溶油聚丙烯、溶油丙烯或非晶聚烯烃聚合物或半晶聚烯烃聚合物，例如，等规或无规聚烯烃聚合物。
酯可实现添加剂和增稠剂等聚合物的溶解度和推进油内溶解度。酯可源自于羧酸、分支、无分支、直线或环状的烷基组、芳基、烷芳基或具有1-30碳的芳烷基组、环状脂肪酯、烷基酯、饱和和非饱和酯、二酯(来自二羧基有机化合物)、二葵二酸酯、合成酯、酞酸酯、羧酸酯。烷基萘可用作合成液体润滑剂。
根据本发明的实施例，两个成分润滑脂组件可包括碳链长度至C40的石蜡基蜡，纯的形式或者不同烯烃的混合的任何一个，或者与其它聚烯烃聚合物(聚乙烯)或者酯蜡状十六烷基异丙酯或十六烷基棕榈酸酯混合。蜡为天然的、有机化合物，特征为由长烷基链组成。
根据本发明的实施例，机械元件是下面之一的至少一部分：轴、连接器、齿轮、紧固件、弹簧、密封、带子、离合器、制动器、链条或轴承元件，例如，球轴承、滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、滚轴轴承、轮毂轴承单元、旋转枢轴轴承、球状螺丝钉，或者用于经受交替赫兹应力应用的部件，例如滚动接触或者滚动和滑动的结合，和/或要求耐磨损和/或增加疲劳和拉伸轻度的应用的部件。
根据本发明的机械元件特别地但非排它地适合于高速度或低温应用以及要求大机械元件的应用。
本发明还涉及提供机械元件的方法，其包括如下步骤：仅施加两个成分润滑脂的第一成分到所述机械元件且运输所述机械元件到其运行现场，该两个成分润滑脂包括具有增稠剂的第一成分和具有液体润滑剂的第二成分，因此所述润滑脂通过混合所述第一和第二成分而获得。应注意，优选在施加包括液体润滑剂的第二成分前施加包括增稠剂的第一成分到机械装置，然而，第一和第二成分不是必须以这样的顺序施加，而是第二成分可在第一成分前施加，或者第一和第二成分可同时施加。
根据本发明的实施例，该方法包括在运输机械元件到其运行现场前施加第一成分到机械元件的步骤，即从机械元件制造商运输机械元件到客户/用户，或者运输机械元件从某些其它场地到其运行场地，在那里为了运行而组装/安装。因此，客户/用户收到已经施加两个成分润滑脂组件的第一成分的机械元件。客户/用户然后施加两个成分润滑脂组件的第二成分，因此获得用于客户/用户应用的优选成分的润滑脂。此外，增稠剂可在机械元件的运输中提供防腐。
根据本发明的另一个实施例，该方法包括再施加第一和/或第二成分到机械元件以再润滑机械元件的步骤。与前面施加的第一成分和/或第二成分具有不同化学成分和/或不同物理和/或机械特性的第一成分和/或第二成分可更适合于作为再润滑剂。
根据本发明的实施例，可检查润滑剂以决定是否需要再润滑和/或所需的准确的再润滑类型。
根据本发明的方法的进一步实施例在从属方法权利要求中叙述。
附图说明
在下文，将参考附图通过非限定示例进一步说明本发明，其中：
图1示出了根据本发明实施例的轴承，以及
图2示出了施加润滑脂到根据本发明实施例的机械元件的方法步骤。
应注意，附图不必按比例绘制，并且为了清楚起见夸大了某些特征的尺寸。
具体实施方式
图1示意性地示出了机械元件10的示例，即滚动元件轴承，其尺寸范围可为10mm直径至几米直径，并且具有负载容量从几十克制几千吨。就是说，轴承部件10可为任何尺寸且具有任何负载容量。轴承部件10具有内环12、外环14和一组滚动元件16。
润滑脂必须提供在滚动元件16与内环12和外环14之间以润滑该滚动元件轴承10。因此，两个成分润滑脂组件根据轴承的旋转速度、服务温度范围、运行噪声要求、再润滑间隔、密封、开始扭矩和/或环境影响选择。
第一成分A包括增稠剂，例如下面的至少一个：聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚烯乙二醇、聚乙二醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚乙二醇、聚氧化乙烯羊毛脂、硅油、离子皂、尿素皂、金属有机皂，然后施加到滚动元件16与内环12和外环14之间体积的至少一部分，例如在内环12和外环14的至少一部分上。增稠剂例如可包括聚丙烯，具有高分子量的分子和低分子量的分子二者。该第一成分A可在运输到其运行场地前施加到滚动元件轴承10，即在运输到客户/用户和/或用于运行的组装/安装前。
两个成分润滑脂组件的第二成分B包括液体润滑剂，包括下面的至少一个：矿物油、合成油和/或植物油，然后可由客户/用户在滚动元件轴承10投入使用前施加。因此，润滑脂通过将第一和第二成分A和B混合在一起而获得。
根据本发明的实施例，所形成的润滑脂(A+B)包括具有液体润滑剂的60-90％的第二成分B。例如，所形成的润滑脂包括85％的液体润滑剂和15％的增稠剂。所形成的润滑脂(A+B)也可包括下面的至少一个：增粘剂、弹性体、抗磨损添加剂、防腐添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。
第一成分A和/或第二成分B可施加到机械元件的单一点、区域或体积，或者到多个点、区域或体积。第一成分A和/或第二成分B可手动或采用自动润滑器施加。第一成分A和/或第二成分B例如可喷射在机械元件的至少一部分上。
图2示出了提供机械元件至客户/用户或其运行场地的方法。该方法包括这样的步骤，仅施加两个成分润滑脂的第一成分A到机械元件且运输机械元件到其运行场地，两个成分润滑脂包括具有增稠剂的第一成分A和具有液体润滑剂的第二成分B。包括液体润滑剂的第二成分B，可与包括第一成分A的机械元件一起运输到客户/用户，可在机械元件投入使用前施加，因此润滑脂通过混合第一和第二成分A和B而获得。
根据本发明的另一个实施例，如果/当需要时或者定时地，可再施加第一成分A’和/或第二成分B’以再润滑机械元件，第一成分A’和/或第二成分B’仅包括前面施加的第一成分A和/或第二成分B已经在机械元件使用中消耗的部分。在图2所示的实施例中，仅再施加第二成分B’以再润滑机械元件，第二成分B’包括前面施加的第二成分B在机械元件的使用中已经消耗的部分，例如矿物油。可选择性地检查润滑以决定是否需要再润滑和/或需要再润滑的准确类型且适当地再润滑。
本发明在权利要求的范围的进一步修改对本领域的技术人员是显而易见的。

Claims (23)

1.一种机械元件(10)，其特征在于，它仅包括两个成分润滑脂的第一成分(A)，该两个成分润滑脂包括具有增稠剂的第一成分(A)和具有液体润滑剂的第二成分(B)，其中所述两个成分润滑脂通过将所述第一和第二成分(A和B)混合在一起而获得。
2.根据权利要求1所述的机械元件(10)，其特征在于，所述液体润滑剂包括下面的至少一个：矿物油、合成油、植物油、烯烃、酯、聚醚。
3.根据权利要求1或2所述的机械元件(10)，其特征在于，所述增稠剂包括下面的至少一个：聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚烯乙二醇、聚乙二醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚乙二醇、聚氧化乙烯羊毛脂、硅油、离子皂、尿素皂、金属有机皂。
4.根据前述权利要求任何一项所述的机械元件(10)，其特征在于，所述增稠剂包括至少一个高分子量成分和至少一个低分子成分。
5.根据权利要求4所述的两个成分润滑脂组件，其特征在于，高分子量成分对低分子成分的比率为1:40-1:5。
6.根据权利要求5所述的机械元件(10)，其特征在于，所述增稠剂高分子量成分和/或所述低分子成分包括下面的至少一个：聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚烯乙二醇、聚乙二醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚乙二醇、聚氧化乙烯羊毛脂、硅油。
7.根据前述权利要求任何一项所述的机械元件(10)，其特征在于，所述两个成分润滑脂包括下面的至少一个：增黏剂、弹性体、抗磨损添加剂、防腐添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。
8.根据前述权利要求任何一项所述的机械元件，其特征在于，所述两个成分润滑脂包括3-30重量-％的增稠剂和60-97重量-％的液体润滑剂。
9.根据权利要求7所述的两个成分润滑脂组件，其特征在于，所述两个成分润滑脂包括0.2-15重量-％的所述至少一个添加剂。
10.根据前述权利要求任何一项所述的机械元件(10)，其特征在于，所述机械元件(10)是轴承元件的至少一部分。
11.一种提供机械元件(10)的方法，其特征在于，它包括这样的步骤，仅施加两个成分润滑脂的第一成分(A)到所述机械元件(10)且运输所述机械元件(10)到其运行场地，所述两个成分润滑脂包括具有增稠剂的第一成分(A)和具有液体润滑剂的第二成分(B)，因此所述润滑脂通过所述第一和第二成分(A和B)而获得。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，它包括再施加所述第一成分(A)和/或所述第二成分(B)到所述机械元件(10)以再润滑所述机械元件(10)的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，它包括这样的步骤，仅再施加所述第一成分(A)的一部分(A′)和/或所述第二成分(B)的一部分(B′)到已经消耗的所述机械元件(10)以再润滑所述机械元件(10)。
14.根据权利要求11至13任何一项所述的方法，其特征在于，所述液体润滑剂包括下面的至少一个：矿物油、合成油、植物油、烯烃、酯、聚醚。
15.根据权利要求11至14任何一项所述的方法，其特征在于，所述增稠剂包括下面的至少一个：聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚烯乙二醇、聚乙二醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚乙二醇、聚氧化乙烯羊毛脂、硅油、离子皂、尿素皂、金属有机皂。
16.根据权利要求11至15任何一项所述的方法，其特征在于，所述增稠剂包括至少一个高分子量成分和至少一个低分子成分。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，高分子量成分(一个或多个)对低分子成分(一个或多个)的比率为1:40-1:5。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述增稠剂高分子量成分和/或所述低分子成分包括下面的至少一个：聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚烯乙二醇、聚乙二醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚乙二醇、聚氧化乙烯羊毛脂、硅油。
19.根据权利要求11至18任何一项所述的方法，其特征在于，所述第一成分(A)和/或所述第二成分(B)包括下面的至少一个：增黏剂、弹性体、抗磨损添加剂、防腐添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。
20.根据前述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于，所述润滑脂包括3-30重量-％的增稠剂和60-97重量-％的液体润滑剂。
21.根据前述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于，所述润滑脂包括0.2-15重量-％的所述至少一个添加剂。
22.根据权利要求11至21任何一项所述的方法，其特征在于，所述机械元件(10)是下面之一的至少一部分：轴、连接器、键、花键、齿轮、紧固件、弹簧、密封、带子、离合器、制动器、链条。
23.根据权利要求11至22任何一项所述的方法，其特征在于，所述机械元件(10)是下面之一的至少一部分：球轴承、滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、滚轴轴承、轮毂轴承单元、旋转枢轴轴承、球状螺丝钉、或者这样的部件，用于其中经受交互赫兹应力的应用，例如滚动接触或滚动和滑动结合的接触，和/或要求高耐磨损和/或增加疲劳和拉伸强度的应用。
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