專利名稱：滑動軸承用潤滑脂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由氣孔中含浸有潤滑油的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承的潤滑脂。
背景技術(shù)：
目前，在以建筑機(jī)械、土木機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、起重機(jī)、機(jī)床、汽車等為代表的各種機(jī)械中，有時(shí)使用滑動軸承組件，該組件具有滑動軸承和插入該軸承中并被其支撐、且能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的軸。例如，作為建筑機(jī)械代表例的液壓挖掘機(jī)的挖掘裝置，具有與行走體上的上部旋轉(zhuǎn)體相連的起重臂(boom)、與該起重臂前端連接的斗桿(arm)，還有與該斗桿的前端連接的鏟斗(bucket)。在上述起重臂、斗桿、鏟斗的鉸接部分，一般都使用滑動軸承組件，該組件具有支撐成為轉(zhuǎn)動支點(diǎn)的軸的滑動軸承。
此種滑動軸承組件中包括使用含油燒結(jié)合金襯套作為軸承的組件，所述含油燒結(jié)合金襯套是通過使由鐵類燒結(jié)合金構(gòu)成的多孔襯套含浸高粘度的潤滑油而得到的。此含油燒結(jié)合金襯套通過軸在襯套中滑動時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱使含浸的潤滑油膨脹，同時(shí)低粘度化，從而使?jié)櫥蜐B出到滑動面形成薄油膜，發(fā)揮優(yōu)異的自身潤滑功能(參見專利文獻(xiàn)1等)。
專利文獻(xiàn)1特開平8-105444號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容例如，停止中的液壓挖掘機(jī)的挖掘裝置以鏟斗離開地面的狀態(tài)放置時(shí)，由于挖掘裝置的自重，力矩作用于滑動軸承組件的軸的外周。挖掘裝置欲通過驅(qū)動各鉸接部的液壓缸的保持力來維持姿勢，但由于壓油的微量漏泄，使得缸內(nèi)壓降低，隨著時(shí)間的推移對抗挖掘裝置下落力矩的力減小，軸及軸承之間發(fā)生滑動。
此時(shí)，由于含油燒結(jié)合金襯套的表面和作為相對應(yīng)部件的軸的表面之間的接觸面一般處于“跑合狀態(tài)”，因此與使用一般的鐵襯套的情況相比，軸及軸承之間的實(shí)際接觸面積非常大。但是，由于相互接觸面積增大時(shí)作用于兩固體間的膠粘力變大，因此在非潤滑時(shí)(即靜止時(shí))含油燒結(jié)合金襯套和軸之間的表觀摩擦力具有增加的傾向。結(jié)果由于含油燒結(jié)合金襯套中發(fā)生滑動時(shí)釋放的能量增加，因此，滑動軸承組件中產(chǎn)生的振動也增大，就上述例子而言，該振動與例如挖掘裝置的其他部分發(fā)生共振產(chǎn)生的異常噪音也可能相應(yīng)地變大。雖然此種異常噪音并不影響機(jī)械的可靠性，但可能會給附近的工作人員或市民造成不良的心理影響或不適感。
本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠抑制由于機(jī)械停止時(shí)軸及軸承滑動引起的異常噪音的滑動軸承用潤滑脂。
(1)為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種滑動軸承用潤滑脂，所述潤滑脂供給至由氣孔中含浸有潤滑油的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承和插入所述滑動軸承之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸之間，其特征為使用40℃下動粘度為10～70mm2/s、在所述軸的負(fù)荷作用下滲出并于所述滑動軸承和所述軸之間形成油膜的基礎(chǔ)油。
(2)為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種滑動軸承用潤滑脂，所述潤滑脂供給至由氣孔中含浸了混有固體潤滑劑的潤滑油的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承和插入所述滑動軸承之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸之間，其特征為使用40℃下動粘度為10～70mm2/s、在所述軸的負(fù)荷作用下滲出并在所述滑動軸承和所述軸之間形成油膜的基礎(chǔ)油。
(3)為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種滑動軸承用潤滑脂，所述潤滑脂供給至由氣孔中含浸有潤滑油的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承和插入所述滑動軸承之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸之間，其特征為使用動粘度比所述潤滑油低、在所述軸的負(fù)荷作用下滲出并在所述滑動軸承和所述軸之間形成油膜的基礎(chǔ)油。
(4)為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種滑動軸承用潤滑脂，所述潤滑脂供給至由氣孔中含浸有潤滑油的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承和插入所述滑動軸承之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸之間，其特征為使用基礎(chǔ)油，并至少添加固體潤滑劑，所述基礎(chǔ)油在40℃下動粘度為10～70mm2/s，在所述軸的負(fù)荷作用下滲出，于所述滑動軸承和所述軸之間形成油膜。
(5)為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種滑動軸承用潤滑脂，所述潤滑脂供給至由氣孔中含浸有潤滑油的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承和插入所述滑動軸承之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸之間，其特征為使用基礎(chǔ)油，并至少添加固體潤滑劑，所述基礎(chǔ)油的動粘度比所述潤滑油低，在所述軸的負(fù)荷作用下滲出，在所述滑動軸承和所述軸之間形成油膜。
(6)在上述(2)、(4)或(5)中，優(yōu)選上述固體潤滑劑含有有機(jī)鉬、二硫化鉬、二硫化鎢、氮化硼、石墨、尼龍、聚乙烯、聚酰亞胺、聚縮醛、聚四氟乙烯、聚苯硫醚中的至少1種。
(7)在上述(1)～(5)的任一項(xiàng)中，還優(yōu)選添加極壓添加劑及油性劑。
根據(jù)本發(fā)明，即使在滑動軸承和軸相對停止時(shí)，也由于從滑動軸承用潤滑脂中滲出的低粘度基礎(chǔ)油在滑動軸承和軸之間形成油膜，因此，該油膜成為潤滑膜，能夠減小滑動軸承和軸之間的摩擦力，抑制異常噪音產(chǎn)生或降低產(chǎn)生的異常噪音。


為表示適用本發(fā)明滑動軸承用潤滑脂的機(jī)械之一例的液壓挖掘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
為表示適用本發(fā)明第1實(shí)施方案的滑動軸承用潤滑脂的滑動軸承組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的截面圖。
為模式化地放大表示滑動軸承和軸之間的界面附近的部分截面圖，所述滑動軸承適用本發(fā)明第1實(shí)施方案的滑動軸承用潤滑脂。
為模式化地表示從本發(fā)明滑動軸承用潤滑脂中滲出的油膜的狀態(tài)的滑動軸承和軸的截面圖。
為表示適用本發(fā)明滑動軸承用潤滑脂的機(jī)械之一例的液壓挖掘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖，是表示鏟斗從地面懸起狀態(tài)的圖。
為模式化地放大表示滑動軸承和軸之間的界面附近的部分截面圖，所述滑動軸承適用本發(fā)明第2實(shí)施方案的滑動軸承用潤滑脂。
為表示本發(fā)明滑動軸承用潤滑脂和市售潤滑脂的組成及性能試驗(yàn)的比較結(jié)果的表。
為表示本發(fā)明滑動軸承用潤滑脂和市售潤滑脂的摩擦系數(shù)的測定結(jié)果的圖。
符號說明16 滑動軸承22 軸24 滑動軸承用潤滑脂30 氣孔31 潤滑油33 固體潤滑劑35 油膜具體實(shí)施方式
下面，通過

本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖1為表示適用本發(fā)明滑動軸承用潤滑脂的機(jī)械之一例的液壓挖掘機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖1表示的液壓挖掘機(jī)配備有下部行走體1、和可旋轉(zhuǎn)地搭載在此下部行走體1上的上部旋轉(zhuǎn)體2、和設(shè)置在此上部旋轉(zhuǎn)體2的一側(cè)(圖1中為左側(cè))的駕駛室3、和設(shè)置在上部旋轉(zhuǎn)體2的另一側(cè)(圖1中為右側(cè))的發(fā)動機(jī)室4、和設(shè)置在上部旋轉(zhuǎn)體2上的駕駛室3一側(cè)的挖掘裝置5。
上述挖掘裝置5配備有設(shè)置在上述旋轉(zhuǎn)體2上的能夠俯仰運(yùn)動的起重臂6、和用于使此起重臂6俯仰運(yùn)動的起重臂用液壓缸7、和設(shè)置在起重臂6前端能夠轉(zhuǎn)動的斗桿8、和用于使此斗桿8轉(zhuǎn)動的斗桿用液壓缸9、和設(shè)置在斗桿8前端能夠轉(zhuǎn)動的鏟斗10、和用于使此鏟斗10轉(zhuǎn)動的鏟斗用液壓缸11。
作為上述工作裝置5的構(gòu)成部件的起重臂6、斗桿8、鏟斗10、及各液壓缸7、9、11通過滑動軸承組件12可相互轉(zhuǎn)動地連接。實(shí)際上用于工作裝置5的各滑動軸承組件根據(jù)設(shè)置場所其大小或形狀等有所差異，但其結(jié)構(gòu)分別大致相同。
圖2為表示適用本發(fā)明第1實(shí)施方案的滑動軸承用潤滑脂的滑動軸承組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2表示的滑動軸承組件12配備有軸套15，和由通過熱壓配合或冷縮配合等收縮配合而配合固定在此軸套15內(nèi)部的由多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承16、和插入此滑動軸承16中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸22。
在滑動軸承16的兩側(cè)，設(shè)置面向滑動軸承16兩端面的防塵圈(dustseal)18、18，壓入軸套15中。另外，在軸套15兩側(cè)配置支架19、19，該支架19、19與軸套15的兩端表面之間分別夾持墊片(shim)20、20。支架19、19與軸套15的間隙通過裝備在其外周側(cè)的O形環(huán)21、21進(jìn)行密封。上述軸22貫穿支架19、墊片20、防塵圈18、滑動軸承16，通過旋轉(zhuǎn)卡定螺栓23卡定支架19。
在軸22上設(shè)置從裝備有旋轉(zhuǎn)卡定螺栓23一側(cè)的相對側(cè)向滑動軸承16的大致中間部供給滑動軸承用潤滑脂24的潤滑脂給脂孔25。在潤滑脂給脂孔25的一端螺定密封栓26，通過密封栓26密封填充到潤滑脂給脂孔25內(nèi)的滑動軸承用潤滑脂24。通過上述結(jié)構(gòu)，將被填充到潤滑脂給脂孔25內(nèi)的滑動軸承用潤滑脂24供給到滑動軸承16和軸22之間。
上述滑動軸承16例如由銅粉和鐵粉構(gòu)成的多孔復(fù)合燒結(jié)合金制成，具有多個(gè)氣孔。這些氣孔中含浸高粘性的潤滑油，滑動軸承16與軸22相對滑動時(shí)，在自身潤滑功能的作用下即使未供給滑動軸承用潤滑脂24，也能充分發(fā)揮與軸22之間的潤滑效果?；瑒虞S承16的氣孔率例如優(yōu)選約5～30[體積％]。氣孔率低于5[體積％]時(shí)不能含浸足夠量的潤滑油，作為未給脂軸承的功能有可能不充分。另一方面，氣孔率超過30[體積％]時(shí)，滑動軸承16的機(jī)械強(qiáng)度降低。此外，由除銅粉或鐵粉之外的其他原料構(gòu)成的復(fù)合燒結(jié)合金也可以作為滑動軸承16的材料使用。
滑動軸承16中含浸的潤滑油中使用動粘度比較高的高粘性物質(zhì)。通過軸22在滑動軸承16中滑動時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱，使?jié)櫥团蛎?，低粘度化，由此滲出到軸22和滑動軸承16之間的滑動面，形成薄的油膜。使用后，隨著溫度下降而收縮，在毛細(xì)管現(xiàn)象作用下再次回到滑動軸承16的氣孔中?；瑒虞S承16，根據(jù)上述潤滑油的特性發(fā)揮優(yōu)異的自身潤滑功能。含浸的潤滑油的動粘度不特定限制，但符合下述要求的粘度范圍是必要的，即，以能被滑動軸承16含浸為前提，含浸后，在一般狀態(tài)下能夠停留在氣孔內(nèi)部，并且使用時(shí)在與軸22間的摩擦熱作用下滲出到滑動面后，隨著溫度降低能夠再次回到滑動軸承16中。舉例說明潤滑油的動粘度范圍，例如只要是25.5[℃]下動粘度值約為56～1500[mm2/s]的潤滑脂，就確認(rèn)能夠具有上述特性。但是，例如25.5[℃]下動粘度的值為220[mm2/s]以下時(shí)，與建筑機(jī)械用軸承相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)表面壓力70[Mpa]下降至40[Mpa]的情況下，有時(shí)可見滑動軸承16燒熔，因此，實(shí)施本發(fā)明時(shí)更優(yōu)選使用25.5[℃]下動粘度的值約為220～1500[mm2/s]的潤滑油。
此外，含浸在滑動軸承16中的潤滑油，能夠使用包括礦物油或合成油等通常市售的所有潤滑油，只要能夠顯示上述特性即可，對其組成沒有特殊的限制。但是，由于含有纖維質(zhì)增稠劑等的潤滑脂不能含浸在滑動軸承16中，因此被排除。
另外，在本實(shí)施方案中，含浸在滑動軸承16中的潤滑油可以含有固體潤滑劑。潤滑劑中含有的固體潤滑劑為層狀結(jié)構(gòu)，通過沿層方向滑動發(fā)揮優(yōu)異的潤滑效果。固體潤滑劑中含有例如有機(jī)鉬、二硫化鉬、二硫化鎢、氮化硼、石墨、尼龍、聚乙烯、聚酰亞胺、聚縮醛、聚四氟乙烯、聚苯硫醚中的至少一種。潤滑油中固體潤滑劑的含量例如為約2.0～30[質(zhì)量％]，其固體潤滑性微粒的粒徑應(yīng)充分小至不阻塞氣孔的程度，使其能夠順利地出入滑動軸承16的氣孔(例如約0.1μm～100μm)。
為了使含有固體潤滑劑的潤滑油含浸在滑動軸承16中，首先將微粒狀的固體潤滑劑和潤滑油充分地?cái)嚢瑁构腆w潤滑劑在潤滑油中均勻地分散后，加熱潤滑油，使其粘度降低而液態(tài)化。然后在液態(tài)化的潤滑油內(nèi)浸漬滑動軸承16，在真空氛圍下放置。由此，吸出滑動軸承16的氣孔內(nèi)的空氣，含有固體潤滑劑的潤滑油代替空氣被吸入氣孔中。由此使氣孔中含浸潤滑油后，取出滑動軸承16置于空氣中，冷卻至室溫，在滑動軸承16的氣孔內(nèi)潤滑油再次恢復(fù)到原來的粘度，失去流動性。從而使含有固體潤滑劑的潤滑油含浸在滑動軸承16中，并停留在其氣孔內(nèi)。
使?jié)櫥秃诨瑒虞S承16中時(shí)的潤滑油加熱溫度沒有特殊的限定，可以根據(jù)所用潤滑油的粘度而變化，可以升溫至使?jié)櫥鸵簯B(tài)化的溫度。但是，固體潤滑劑中使用聚乙烯、聚酰亞胺、聚縮醛、PTFE(聚四氟乙烯)等樹脂類原料時(shí)，加熱溫度低于上述樹脂的耐熱溫度是十分必要的。另外，滑動軸承16在潤滑油中的浸漬時(shí)間及真空度也沒有特殊的限定，可以根據(jù)使用的潤滑油的粘度選用，浸漬至滑動軸承16的氣孔被潤滑油飽和。如果舉例下述情況，即將動粘度為460[mm2/s]的潤滑油加熱至60～80[℃]，在2×10-2[mmHg]的真空中，將滑動軸承16浸漬到此潤滑油中，則此種情況下通常經(jīng)過約1小時(shí)，滑動軸承16的氣孔能被潤滑油飽和。
軸22由鐵、鋼材料等構(gòu)成，優(yōu)選在表面(外周面)進(jìn)行滲碳、高頻淬火、激光淬火、氮化等處理后，通過化學(xué)合成(例如磷酸鋅、磷酸錳等)或滲硫處理法進(jìn)行表面改性處理。如上所述，通過使用Zn(鋅)、Mn(錳)、S(硫)等賦予極壓物質(zhì)進(jìn)行軸22的表面改性處理，提高與含浸在滑動軸承16中的潤滑油的“潤濕性”，則加強(qiáng)潤滑效果及摩擦潤滑特性。此外，更優(yōu)選，在此基礎(chǔ)上，在滑動軸承16與軸22的滑動面(即內(nèi)圓周表面)，與軸22表面相同，通過滲碳、淬火、氮化、滲硫處理法等進(jìn)行表面改性處理。例如，在滑動軸承16與軸22的滑動面形成厚度約為1[mm]～3[mm]、優(yōu)選約為2[mm]的滲碳硬化層，可進(jìn)一步提高滑動軸承16的耐摩性。
圖3為模式化地放大表示滑動軸承和軸之間的界面附近的部分截面圖，所述滑動軸承適用本發(fā)明第1實(shí)施方案的滑動軸承用潤滑脂。
如圖3所示，滑動軸承16和軸22相對滑動時(shí)，在此時(shí)的摩擦熱的作用下，含浸在滑動軸承16的氣孔30內(nèi)的高粘度潤滑油31與微粒狀的固體潤滑劑33同時(shí)外露在滑動軸承16的內(nèi)圓周表面，形成薄油膜32。由含有此固體潤滑劑33的潤滑油31構(gòu)成的油膜32成為滑動軸承16和軸22之間的滑動界面，固體潤滑劑33的微薄層沿層方向滑動發(fā)揮優(yōu)異的潤滑效果，得到優(yōu)異的摩擦潤滑特性。因?yàn)楹跉饪?0內(nèi)的潤滑油31流動性極其低，所以即使滑動軸承16和軸22反復(fù)地相對滑動也幾乎不會流失。結(jié)果，潤滑油膜32能夠經(jīng)極長時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定地供給。搖動驅(qū)動的軸22和滑動軸承16之間發(fā)生的所謂“卡住現(xiàn)象”是由兩者之間的微觀金屬接觸引起的，但通過附圖所示的微觀“油蓄積”(油膜32)的存在，能夠防止其發(fā)生。
回到圖2，上述潤滑脂給脂孔25內(nèi)的滑動軸承用潤滑脂24，是動粘度比潤滑油31低的基礎(chǔ)油，具體而言，使用40[℃]下動粘度為10～70[mm2/s](優(yōu)選30～70[mm2/s])的基礎(chǔ)油，該基礎(chǔ)油在軸22負(fù)荷的作用下滲出，在滑動軸承16和軸22之間形成油膜(后述)。此基礎(chǔ)油例如為烴類合成油的低粘度基礎(chǔ)油及低粘度礦物油等。另外，在此滑動軸承用潤滑脂24中，能夠添加與低粘度基礎(chǔ)油混合在一起的物質(zhì)作為增稠劑，例如金屬皂、聚脲樹脂、有機(jī)膨潤土、二氧化硅、氟類樹脂等中的至少一種，根據(jù)需要還可以添加其他常用的抗氧化劑或高壓潤滑油添加劑(極壓劑)、作為潤滑助劑的油性劑、還有增粘劑等。另外，也可以添加含浸在滑動軸承16中的潤滑油中含有的固體潤滑劑。
如上所述組成的滑動軸承用潤滑脂24，通過使用40[℃]動粘度為10～70[mm2/s]的物質(zhì)作為基礎(chǔ)油，可以發(fā)揮確保在滑動軸承16和軸22之間的相對滑動停止一定時(shí)間以上的期間內(nèi)兩者間的潤滑性的作用?；瑒虞S承用潤滑脂24的基礎(chǔ)油的動粘度范圍的依據(jù)如下述所述。
以下，說明滑動軸承組件的作業(yè)及作用，該滑動軸承組件適用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的潤滑脂。
首先，如圖3說明所示，滑動軸承16和軸22相對滑動時(shí)，含浸在滑動軸承16的氣孔30內(nèi)的潤滑油31與固體潤滑劑33一同，外露在滑動軸承16的內(nèi)圓周表面，形成薄的油膜。如上所述，固體潤滑劑33與潤滑油31一起侵入滑動軸承16和軸22之間的滑動面，在滑動軸承16和軸22之間的滑動面上形成由潤滑油31及固體潤滑劑33構(gòu)成的微薄油膜32，無論其滑動速度如何，均可在相對滑動的滑動軸承16和軸22之間發(fā)揮優(yōu)異的潤滑效果。
另一方面，機(jī)械運(yùn)動停止、即滑動軸承16和軸22之間的相對滑動停止時(shí)，在滑動面形成油膜32的潤滑油31隨著溫度降低利用毛細(xì)管現(xiàn)象，與固體潤滑劑33一起被吸入到滑動軸承16具有的多個(gè)氣孔30內(nèi)。此時(shí)，因?yàn)闈櫥?1返回滑動軸承16內(nèi)，所以變成幾乎不滲出到滑動軸承16和軸22間的狀態(tài)，但如圖4所示，在軸22負(fù)荷的作用下，從滑動軸承用潤滑脂24中滲出的低粘度基礎(chǔ)油在滑動軸承16和軸22間形成油膜35。這是因?yàn)榛瑒虞S承用潤滑脂24的基礎(chǔ)油粘度低于10～70[mm2/s]，“潤濕性”優(yōu)異。圖4為模式地表示油膜35的狀態(tài)的滑動軸承16和軸22的截面圖。
此外，通常情況下，為了提高在高表面壓力下的性能，一般用于建筑機(jī)械的滑動軸承中的潤滑脂將基礎(chǔ)油粘度設(shè)定為比較高的值，因此，在停止?fàn)顟B(tài)下的軸及軸承之間，潤滑膜處于截?cái)酄顟B(tài)。
此時(shí)，停止運(yùn)行液壓挖掘機(jī)一定時(shí)間時(shí)，如圖1所示挖掘裝置5的鏟斗10一般處于與地面接觸的狀態(tài)，但如圖5所示鏟斗處于從地面懸起的狀態(tài)下放置時(shí)，由于挖掘裝置5的自重產(chǎn)生的力矩作用于滑動軸承組件12。挖掘裝置5欲通過各液壓缸7、9、11中壓油的保持力維持目前的姿勢，但由于液壓驅(qū)動回路的壓油的微小滲漏，使得缸內(nèi)壓降低，隨著時(shí)間的推移對抗挖掘裝置5的下落力矩的力減小。結(jié)果，無論是否完全處于停止?fàn)顟B(tài)，都存在使滑動軸承16和軸22相對滑動的力。
此時(shí)，假定在不供給滑動軸承用潤滑脂24的情況下，相對靜止一定時(shí)間以上狀態(tài)下的滑動軸承16和軸22之間幾乎不存在油膜。作為含油燒結(jié)合金襯套的滑動軸承16和軸22間的接觸面處于稱為“跑合狀態(tài)”的相互凹凸較少的平滑狀態(tài)，實(shí)際的接觸面積與只使用鐵襯套的軸承組件相比顯著增大。一般情況下，如上所述2固體間實(shí)際接觸面積越大，作用于兩者間的膠粘力越大。即，然后兩者相對滑動時(shí)截?cái)嗄z粘部分所必需的能量增大，表觀摩擦力也相應(yīng)增大。
所以，作用于滑動軸承組件12的力矩超過作用于滑動軸承16和軸22間的最大靜止摩擦力時(shí)，蓄積至此時(shí)的能量一并釋放出來，兩者相對地滑動規(guī)定距離。然后，由于上述相對滑動產(chǎn)生的微振磨損(fretting)現(xiàn)象，滑動軸承16產(chǎn)生的振動與挖掘裝置5共振，則有時(shí)產(chǎn)生難以想象的巨大異常噪音。由上述微振磨損現(xiàn)象產(chǎn)生的異常噪音能夠反復(fù)產(chǎn)生直至鏟斗10落到地面。
針對于此，在本實(shí)施方案中，即使在滑動軸承16和軸22相對停止時(shí)，如圖4中所說明的，通過從滑動軸承用潤滑脂24中滲出的“潤濕性”優(yōu)異的低粘度基礎(chǔ)油的作用，于滑動軸承16和軸22間形成油膜35，因此，該油膜成為潤滑膜，能夠降低滑動軸承16和軸22間的摩擦力，抑制異常噪音的發(fā)生或減小產(chǎn)生的異常噪音。
圖6為模式地放大表示滑動軸承和軸的界面附近的部分截面圖，所述滑動軸承適用本發(fā)明第2實(shí)施方案的滑動軸承用潤滑脂。此圖中與已經(jīng)出現(xiàn)的附圖相同的部分使用與已經(jīng)出現(xiàn)的部分相同的符號，省略說明。
與上面的實(shí)施方案相同，本實(shí)施方案中的滑動軸承16也由多孔復(fù)合燒結(jié)合金形成，但在其氣孔中含浸不含有固體潤滑劑的高粘性潤滑油。使滑動軸承16含浸潤滑油時(shí)，用本實(shí)施方案的不含有固體潤滑劑的潤滑油代替上述實(shí)施方案的含有固體潤滑劑的潤滑油，與上述實(shí)施方案同樣地實(shí)施即可。
如圖6所示，在本實(shí)施方案中，滑動軸承16和軸22相對滑動時(shí)，在此時(shí)的摩擦熱的作用下，含浸在滑動軸承16的氣孔30內(nèi)的高粘度的潤滑油31外露在滑動軸承16的內(nèi)圓周表面形成薄油膜32。此時(shí)的油膜32成為滑動軸承16和軸22之間的滑動界面，發(fā)揮潤滑效果，得到優(yōu)異的摩擦潤滑特性。氣孔30內(nèi)含浸的潤滑油31因?yàn)榱鲃有詷O其低，所以即使滑動軸承16和軸22反復(fù)地相對滑動也幾乎不會流失。結(jié)果，能夠極長時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定地供給潤滑油膜32。搖動驅(qū)動的軸22和滑動軸承16之間發(fā)生的所謂“卡住現(xiàn)象”是由兩者間的微觀金屬接觸引起的，但通過附圖所示的微觀“油蓄積”(油膜32)的存在，能夠防止其發(fā)生。
此處，在本實(shí)施方案中，上述的潤滑脂給脂孔25(參見圖2)內(nèi)的滑動軸承用潤滑脂24在與第1實(shí)施方案相同的基礎(chǔ)油中添加與第1實(shí)施方案相同的固體潤滑劑。即，在第1實(shí)施方案中含浸在滑動軸承16中的潤滑油31中含有固體潤滑劑，而在本實(shí)施方案中潤滑脂給脂孔25內(nèi)的滑動軸承用潤滑脂24中含有固體潤滑劑。
如上所述組成的本實(shí)施方案的滑動軸承用潤滑脂24能夠發(fā)揮下述作用，即通過使用40[℃]時(shí)的動粘度為10～70[mm2/s]的物質(zhì)作為基礎(chǔ)油，可以在滑動軸承16和軸22之間相對滑動停止一定時(shí)間以上的期間內(nèi)確保兩者間的潤滑性；通過進(jìn)一步添加固體潤滑劑，確保軸22相對于滑動軸承16發(fā)生微小搖動時(shí)兩者間的潤滑性。
在本實(shí)施方案中，滑動軸承16和軸22相對滑動時(shí)，含浸在滑動軸承16的氣孔30內(nèi)的潤滑油31外露在滑動軸承16的內(nèi)圓周表面，形成薄的油膜32。此時(shí)，在滑動軸承16和軸22之間，存在來自潤滑脂給脂孔25的滑動軸承用潤滑脂24，混入滑動軸承用潤滑脂24的微粒狀固體潤滑劑進(jìn)入滑動軸承16和軸22之間。由此固體潤滑劑與潤滑油31一起浸入滑動軸承16和軸22之間的滑動面，從而在滑動軸承16和軸22間的滑動面形成由含有潤滑油31及固體潤滑劑的滑動軸承用潤滑脂24構(gòu)成的微薄層，在相對滑動的滑動軸承16和軸22間發(fā)揮優(yōu)異的潤滑效果。
關(guān)于其他構(gòu)成及作用，本實(shí)施方案與第1實(shí)施方案相同，能夠得到與第1實(shí)施方案相同的作用效果。
另外，滑動軸承16和軸22進(jìn)行僅細(xì)微滑動的微小搖動或極低速滑動之類的運(yùn)動時(shí)，由于與停止時(shí)相比產(chǎn)生較高的表面壓力，因此在由滑動軸承用潤滑脂24的基礎(chǔ)油所形成的油膜35不能得到足以潤滑此滑動的膜厚。并且，有時(shí)由于在此狀況下產(chǎn)生的摩擦熱非常微量，使得潤滑油31不能充分滲出。結(jié)果，產(chǎn)生局部的表面壓力，在軸22的表面或滑動軸承16內(nèi)圓周表面可能發(fā)生“卡住”等局部的磨耗·損傷及隨其產(chǎn)生的異常噪音。
針對于此，在本實(shí)施方案中，由于在滑動軸承16和軸22之間迅速地浸入滑動軸承用潤滑脂24中含有的固體潤滑劑，因此即使在以比較低的速度驅(qū)動的情況下，也能夠確保充分的潤滑效果。當(dāng)然，與其相比以高速驅(qū)動挖掘裝置5時(shí)，由于能得到充分的摩擦熱，因此滲出所需的足夠量的潤滑油31，能夠發(fā)揮含油燒結(jié)合金襯套原來的優(yōu)異的潤滑效果。
此外，雖表面上滑動軸承16和軸22相互靜止但發(fā)動機(jī)仍在工作時(shí)，此振動傳到滑動軸承組件12，從而在滑動軸承16和軸22之間瞬間產(chǎn)生較高的表面壓力，并且在滑動軸承16和軸22之間微觀上發(fā)生細(xì)微的滑動。如上所述，即使挖掘裝置5自身未工作，因在發(fā)動機(jī)驅(qū)動時(shí)滑動軸承16和軸22不處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，所以幾乎不產(chǎn)生上述的膠粘力，此狀態(tài)使挖掘裝置5微小搖動時(shí)，難于發(fā)生微振磨損現(xiàn)象。另外，此時(shí)還包括滑動軸承16中含有的固體潤滑劑的作用，滑動軸承組件12的滑動作業(yè)被潤滑。即使發(fā)生微振磨損現(xiàn)象，也由于上述的膠粘力很小，因此產(chǎn)生的異常噪音變小，達(dá)到可混雜在發(fā)動機(jī)聲音中的程度。
本發(fā)明的滑動軸承用潤滑脂和市售潤滑脂的組成及性能試驗(yàn)的比較結(jié)果如圖7所示。
本申請人等，對微振磨損現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)制和潤滑脂與其的關(guān)系進(jìn)行研究，實(shí)施了本試驗(yàn)，結(jié)果將本發(fā)明的滑動軸承用潤滑脂的基礎(chǔ)油的動粘度范圍設(shè)定為上述范圍。
在本試驗(yàn)中，根據(jù)與通常制造鋰基潤滑脂相同的方法制造基礎(chǔ)潤滑脂(base grease)，在制造得到的基礎(chǔ)潤滑脂中混合添加劑，通過三輥磨混煉處理后，將稠度調(diào)成NLGI(National Lubricating GreaseInstitute)No.2等級(稠度265～295)，制造本發(fā)明的滑動軸承用潤滑脂的試樣1～5。然后，將此試樣1～5的性能與市售品1～3進(jìn)行比較。
首先，試樣1～5都以礦物油作為基礎(chǔ)油，增稠劑使用鋰、添加劑使用高壓潤滑油添加劑(極壓劑)·防銹劑·有機(jī)鉬(固體潤滑劑)·油性劑。但是試樣1～5中所用基礎(chǔ)油的動粘度彼此不同，40[℃]時(shí)試樣1～5的基礎(chǔ)油的動粘度值[mm2/s]分別為10、22、32、46、68。
相對于此，用于比較的市售品1、2，是極普遍供脂于如圖1所示的液壓挖掘機(jī)的挖掘裝置的滑動軸承組件的物質(zhì)。另外，市售品3是基礎(chǔ)油粘度更高、極壓性能高的物質(zhì)。市售品1～3的稠度都為NLGINo.2等級，但市售品1～3的基礎(chǔ)油(礦物油)的動粘度值[mm2/s]分別為143、93、430。
使用以上試樣1～5和市售品1～3，對其耐負(fù)荷性能及耐磨性進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果試樣1～5在耐磨性能方面得到與市售品1、2同等的值，在耐負(fù)荷性能方面得到與其同等或比其優(yōu)異的值。特別指出的是，試樣4、5獲得耐負(fù)荷性能為3090[N]的高值。需要說明的是，通過高速四球試驗(yàn)(1770[rpm]×10[sec])進(jìn)行耐負(fù)荷性能試驗(yàn)，通過高速四球試驗(yàn)(1220[rpm]×40[kgf]×75[℃]×1[hr])進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)。
另外，使用試樣1～5和市售品1～3，評價(jià)摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)的評價(jià)方法如下作為試驗(yàn)片，準(zhǔn)備用含油合金制成的直徑為60[mm]的圓盤、對表面進(jìn)行高頻淬火的φ4[mm]×6[mm](與圓盤的接觸面R＝2[mm])的銷釘，在各潤滑脂的存在下使銷釘相對于圓盤反復(fù)滑動，根據(jù)此時(shí)測定的摩擦系數(shù)的推移進(jìn)行判定。試驗(yàn)條件為滑動速度180[mm/min]、滑動幅度10[mm]、銷釘對圓盤的施加負(fù)荷1[kg]、潤滑脂膜厚0.2[mm]，從滑動開始后經(jīng)過規(guī)定時(shí)間點(diǎn)開始測定一定時(shí)間(此處為5000次往復(fù)滑動的時(shí)間)的摩擦系數(shù)。表示其測定結(jié)果的圖如圖8所示。
本發(fā)明人等，基于此圖8的曲線圖，將終始穩(wěn)定在低值的樣品評價(jià)為“○”，將開始值較低、但從中途升高的樣品評價(jià)為“△”，將終始為高值的樣品評價(jià)為“×”。其結(jié)果為基礎(chǔ)油粘度顯著高的市售品3被評價(jià)為×，試樣1、2及市售品1、2被評價(jià)為△，市售品5被評價(jià)為△～○，市售品3、4被評價(jià)為○。
另外，關(guān)于在實(shí)機(jī)中的效果確認(rèn)方法，向液壓挖掘機(jī)挖掘裝置的各滑動軸承組件分別供給試樣1～5和市售品1～3，例如如圖5所示，使鏟斗10離開地面(例如約1[m])懸浮停止，測定由于起重臂6和斗桿8之間、斗桿8和鏟斗10之間的滑動軸承組件12的滑動所致的異常噪音在30分鐘內(nèi)的產(chǎn)生情況。此時(shí)，為了以較大的力矩作用于滑動軸承組件12，在鏟斗10上懸掛約1t的錘。
本發(fā)明人等如上所述地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果評價(jià)如下異常噪音發(fā)生次數(shù)在30次以下(平均1次/分鐘以下)時(shí)為“◎”，60次以下(平均2次/分鐘以下)時(shí)為“○”，90次以下(平均3次/分鐘以下)時(shí)為“△”，120次以下(平均4次/分鐘以下)時(shí)為“×”，120次以上(平均4次/分鐘以上)時(shí)為“××”。結(jié)果表明，市售品1～3的評價(jià)都為“×”以下，特別是基礎(chǔ)油的動粘度顯著增加的市售品3即使與市售品1、2相比也不作為優(yōu)選，而試樣1～5與使用市售品1～3的情形相比，明顯地減少了異常噪音的發(fā)生次數(shù)。
由本性能試驗(yàn)的結(jié)果可知，如果使用40[℃]下基礎(chǔ)油的動粘度約為70[mm2/s]以下的潤滑脂，則與市售的潤滑脂相比可抑制異常噪音的發(fā)生。另一方面，40[℃]下的動粘度小于10[mm2/s]的油十分特殊，并不常用，在礦物油中幾乎沒有，雖然存在于一部分合成油中，但由于引火點(diǎn)低而不適合作為潤滑脂的基礎(chǔ)油，因此基礎(chǔ)油粘度的下限值只要設(shè)定為10[mm2/s]即可。如上所述，通過使用40[℃]下基礎(chǔ)油的動粘度為10～70[mm2/s]的潤滑脂，能夠抑制異常噪音的發(fā)生。其中，已經(jīng)確認(rèn)試樣3～5具有良好的異常噪音抑制效果，因此在得到異常噪音抑制效果方面，特別優(yōu)選40[℃]下基礎(chǔ)油的動粘度為30～70[mm2/s]的潤滑脂。
另外，在該性能試驗(yàn)中，最初就向滑動軸承組件中供給各種潤滑脂，針對在初期階段處于固體潤滑狀態(tài)、異常噪音產(chǎn)生后供脂能否抑制異常噪音進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果確認(rèn)即使給與市售的潤滑脂也無效果，而給與本發(fā)明的潤滑脂時(shí)能夠立即改善出現(xiàn)異常噪音的現(xiàn)象。
此外，在本發(fā)明中，潤滑脂自身的粘度沒有特殊的限定，只限定由潤滑脂滲出的基礎(chǔ)油的動粘度。所以，可以是形成糊狀后能用圓頭刮刀等涂覆在滑動軸承組件上、或能通過管子等注入的粘度，也可以是用溶劑稀釋后能通過噴霧器等噴射的粘度。
另外，在第1實(shí)施方案中，列舉在含浸的潤滑油中含有固體潤滑劑的含油燒結(jié)合金襯套作為第1實(shí)施方案的滑動軸承用潤滑脂的適用例進(jìn)行說明，但含浸不含固體潤滑劑的潤滑油的含油燒結(jié)合金襯套也可適用第1實(shí)施方案的滑動軸承用潤滑脂。
以上對設(shè)置在液壓挖掘機(jī)的挖掘裝置的鉸接部分的滑動軸承適用本發(fā)明潤滑脂的情況進(jìn)行了說明，除此以外，本發(fā)明潤滑脂也可以適用于以建筑機(jī)械、土木機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、起重機(jī)、機(jī)床、汽車等為代表的各種機(jī)械的各處使用的滑動軸承。
權(quán)利要求
1.一種滑動軸承用潤滑脂(24)，所述潤滑脂供給至由氣孔(30)中含浸有潤滑油(31)的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承(16)、和插入所述滑動軸承(16)之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸(22)之間，其特征為所述滑動軸承用潤滑脂(24)使用40℃下動粘度為10～70mm2/s、在所述軸(22)的負(fù)荷作用下滲出并于所述滑動軸承(16)和所述軸(22)之間形成油膜(35)的基礎(chǔ)油。
2.一種滑動軸承用潤滑脂(24)，所述潤滑脂供給至由氣孔(30)中含浸了混有固體潤滑劑(33)的潤滑油(31)的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承(16)、和插入所述滑動軸承(16)之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸(22)之間，其特征為所述滑動軸承用潤滑脂(24)使用40℃下動粘度為10～70mm2/s、在所述軸(22)的負(fù)荷作用下滲出并于所述滑動軸承(16)和所述軸(22)之間形成油膜(35)的基礎(chǔ)油。
3.一種滑動軸承用潤滑脂(24)，所述潤滑脂供給至由氣孔(30)中含浸有潤滑油(31)的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承(16)、和插入所述滑動軸承(16)之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸(22)之間，其特征為所述滑動軸承用潤滑脂(24)使用動粘度比所述潤滑油(31)低、在所述軸(22)的負(fù)荷作用下滲出并于所述滑動軸承(16)和所述軸(22)之間形成油膜(35)的基礎(chǔ)油。
4.一種滑動軸承用潤滑脂(24)，所述潤滑脂供給至由氣孔(30)中含浸有潤滑油(31)的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承(16)、和插入所述滑動軸承(16)之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸(22)之間，其特征為所述滑動軸承用潤滑脂(24)是使用基礎(chǔ)油、并至少添加固體潤滑劑而形成的，其中所述基礎(chǔ)油在40℃下的動粘度為10～70mm2/s，在所述軸(22)的負(fù)荷作用下滲出并于所述滑動軸承(16)和所述軸(22)之間形成油膜(35)。
5.一種滑動軸承用潤滑脂(24)，所述潤滑脂供給至由氣孔(30)中含浸有潤滑油(31)的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承(16)、和插入所述滑動軸承(16)之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸(22)之間，其特征為所述滑動軸承用潤滑脂(24)是使用基礎(chǔ)油、并至少添加固體潤滑劑而形成的，其中所述基礎(chǔ)油的動粘度比所述潤滑油(31)低，在所述軸(22)的負(fù)荷作用下滲出并于所述滑動軸承(16)和所述軸(22)之間形成油膜(35)。
6.如權(quán)利要求2、4或5任一項(xiàng)所述的滑動軸承用潤滑脂(24)，其特征為，所述固體潤滑劑(33)含有有機(jī)鉬、二硫化鉬、二硫化鎢、氮化硼、石墨、尼龍、聚乙烯、聚酰亞胺、聚縮醛、聚四氟乙烯、聚苯硫醚中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的滑動軸承用潤滑脂(24)，其特征為，在所述滑動軸承用潤滑脂(24)中添加極壓添加劑及油性劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠抑制機(jī)械停止時(shí)因軸及軸承發(fā)生滑動而引起的異常噪聲的滑動軸承用潤滑脂。所述滑動軸承用潤滑脂24供給至由氣孔30中含浸有潤滑油31的多孔燒結(jié)合金襯套構(gòu)成的滑動軸承16、和插入上述滑動軸承16之中并以能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)滑動的方式被支撐的軸22之間，其特征為所述滑動軸承用潤滑脂24使用40℃下動粘度為10～70mm
文檔編號C10M101/02GK1961162SQ200580017869
公開日2007年5月9日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者秋田秀樹, 五木田修, 藤崎實(shí), 前澤肇, 谷中伸雄, 西村寬, 藤谷秀幸 申請人:日立建機(jī)株式會社