CN111073733B - 一种抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及润滑脂技术领域，具体为一种应用于风力发电设备主轴轴承的润滑脂及其制备方法。本发明润滑脂包括以下重量份的组分：基础油73～91份、稠化剂8～16份、抗磨减磨剂1～3份、抗氧剂1～5份、极压抗磨剂0.5～2份、防锈剂0.5～1.5份、金属缓蚀剂0.5～1.5份。本发明的抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂，通过对基础油及添加剂的组成进行优化设计，可以有效提高所得润滑脂的极压抗磨、抗氧化以及防腐防锈等使用性能，使其能够满足风机主轴轴承的使用要求，尤其满足其在沙尘、雨雪、海水盐雾侵蚀等恶劣环境及工况条件下的使用性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及润滑脂技术领域，更具体地说，涉及一种应用于风力发电设备主轴轴承的润滑脂及其制备方法。
技术背景
近20多年来，风电技术日趋成熟，应用规模越来越大，装机容量持续增长。发展以风电为代表的可再生能源，已成为世界各国应对未来能源和气候变化压力的长期策略。我国从1986年在山东荣成建立了第一个风电场开始至今，风电累计装机容量已位居世界第一。风电行业发展前景一片大好，所以，开展改善风电润滑***性能、提高风电设备寿命相关研究工作具有良好的经济效益和社会效益。据统计，风力发电机绝大多数故障都与轴承有关，大约80％的轴承失效都与润滑有关，因此迫切需要解决轴承润滑相关问题。
风电主轴脂主要用于大型风力发电设备主轴轴承的润滑，风电主轴脂的性能要求是由风力发电设备主轴轴承的具体工况和润滑特性所决定的。风力发电机的工作原理是通过空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，从而推动叶轮旋转，叶轮的转轴与发电机的转轴通过变速箱相连，从而带动发电机发电。风力发电机的主要部位包括有叶片轴承、主轴承、齿轮箱、发电机轴承、偏航***轴承和齿轮等。由于风电机组所在风场风速波动性较大，运行的工况复杂多变，有的甚至要面临高海拔、高温、强风、强沙尘等极其恶劣的极端环境条件。因此，风电机组轴承润滑脂的性能对机器正常运转有着非常重要的影响。
风力发电机主轴轴承的微动磨损失效，严重时将引发轴承微动裂纹的萌生、扩展，甚至断裂失效，进而损坏轴承，成为制约轴承运行可靠度和工作寿命的首要因素。然而，目前很少发现有关风电轴承润滑脂的研究报道，因此开展风电轴承润滑脂及其摩擦磨损性能的研究，尤其是针对风电轴承润滑脂抗微动磨损性能的研究具有重要意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂及其制备方法，制备出的风机主轴轴承润滑脂可有效解决现有的润滑脂存在的抗微动磨损性能差的问题。采用本发明的制备方法可以有效提高轴承脂的抗微动磨损性能，并保证轴承脂在沙尘、雨雪、海水盐雾侵蚀等恶劣环境及工况条件下仍具备很好的热氧化稳定性、防锈防腐性以及极压抗磨性。
本发明的抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂，包括以下重量份的组分：基础油73～91份、稠化剂8～16份、抗磨减磨剂1～5份、抗氧剂1～3份、极压抗磨剂0.5～2份、防锈剂0.5～1.5份、金属缓蚀剂0.5～1.5份。
进一步的，所述基础油由聚α-烯烃合成基础油和烷基萘合成基础油组成。
进一步的，聚α-烯烃合成基础油与烷基萘合成基础油质量比为1-3:3-1。
进一步的，所述稠化剂为脂肪酸复合金属皂。
进一步的，所述抗磨减磨剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼。
进一步的，所述抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成，主抗氧剂为二苯胺衍生物，辅抗氧剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼。二烷基二硫代氨基甲酸钼为多功能剂，与芳胺类抗氧剂有协同抗氧化作用。
进一步的，所述极压抗磨剂为磷酸酯类衍生物。
进一步的，所述防锈剂由石油磺酸钡、壬基萘磺酸钡、中性二壬基萘磺酸钡中的任意一种或几种组成。
进一步的，所述金属缓蚀剂为噻二唑衍生物。
更优化的，发明人通过大量实验发现，当各组分的质量配比分别为：脂肪酸复合金属皂12％、聚α-烯烃合成基础油60％、烷基萘合成基础油22％、二苯胺衍生物1.5％，二烷基二硫代氨基甲酸钼2.5％，噻二唑衍生物0.5％，中性二壬基磺酸钡0.5％，磷酸酯类衍生物1.0％时，润滑脂的各使用性能之间可以实现最佳配合，且尤其表现出极佳的抗微动磨损性能。
本发明还提供了一种抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂的制备方法：先称取基础油总量65％～80％的聚α-烯烃合成基础油和烷基萘合成基础油于反应釜中，加热至75～80℃，加入脂肪酸复合金属皂，升温至210～230℃，高温炼制10min，然后加入剩余部分的基础油进行降温，温度降至185～188℃时恒温分散30～40min，温度降至80～110℃时分别加入全部的抗磨减磨剂，主抗氧剂，辅抗氧剂，极压抗磨剂，防锈剂，金属缓蚀剂，然后进行均质脱气得成品抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明的抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂，通过对基础油及添加剂的组成进行优化设计，使各组分之间相互配合，从而可以有效提高所得润滑脂的极压抗磨、抗氧化以及防腐防锈等使用性能，使其能够满足风机主轴轴承的使用要求，尤其满足其在沙尘、雨雪、海水盐雾侵蚀等恶劣环境及工况条件下的使用性能要求。
(2)发明人通过大量实验研究对基础油和各添加剂之间的配比及制备工艺进行优化设计，使基础油与各添加剂组分相互配合，添加剂组分之间的协同作用使润滑脂具有优异的综合性能，尤其具有极佳的抗微动磨损性能。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
先称取40份的聚α-烯烃合成基础油和12份的烷基萘合成基础油于反应釜中，加热至75℃，加入脂肪酸复合金属皂12份，升温至210℃，高温炼制10min，然后加入剩余的20份的聚α-烯烃合成基础油和10份的烷基萘合成基础油，温度降至188℃时分散保温40min，温度降至90℃时分别加入1.5份的二苯胺衍生物，2.5份的二烷基二硫代氨基甲酸钼，0.5份的噻二唑衍生物，0.5份的中性二壬基磺酸钡，1.0份的磷酸酯类衍生物，然后进行均质脱气得成品抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂。发明人通过大量实验发现，采用本实施例的技术方案可以有效提高润滑脂的使用性能，润滑脂的各使用性能之间可以实现最佳配合，且尤其表现出极佳的抗微动磨损性能。
实施例2：
先称取30份的聚α-烯烃合成基础油和15份的烷基萘合成基础油于反应釜中，加热至78℃，加入脂肪酸复合金属皂10份，升温至220℃，高温炼制10min，然后加入剩余的29份的聚α-烯烃合成基础油和10份的烷基萘合成基础油，温度降至185℃时分散保温35min，温度降至110℃时分别加入1.0份的二苯胺衍生物，2.0份的二烷基二硫代氨基甲酸钼，1.0份的噻二唑衍生物，0.5份的石油磺酸钡，1.5份的磷酸酯类衍生物，然后进行均质脱气得成品抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂。本实施例的润滑脂的使用性能略差于实施例1，但相对于现有润滑脂得到了有效提高。
实施例3：
先称取30份的聚α-烯烃合成基础油和10份的烷基萘合成基础油于反应釜中，加热至78℃，加入脂肪酸复合金属皂16份，升温至220℃，高温炼制10min，然后加入剩余的37份的聚α-烯烃合成基础油，温度降至185℃时分散保温35min，温度降至110℃时分别加入1.0份的二苯胺衍生物，3.0份的二烷基二硫代氨基甲酸钼，0.5份的噻二唑衍生物，1.0份的中性二壬基磺酸钡，1.5份的磷酸酯类衍生物，然后进行均质脱气得成品抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂。
实施例4：
先称取30份的聚α-烯烃合成基础油和20份的烷基萘合成基础油于反应釜中，加热至78℃，加入脂肪酸复合金属皂8份，升温至220℃，高温炼制10min，然后加入剩余的17份的聚α-烯烃合成基础油和20份的烷基萘合成基础油，温度降至185℃时分散保温35min，温度降至110℃时分别加入1.0份的二苯胺衍生物，2.0份的二烷基二硫代氨基甲酸钼，0.5份的噻二唑衍生物，0.5份的中性二壬基磺酸钡，1.0份的磷酸酯类衍生物，然后进行均质脱气得成品抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂。
对比例1：
先称取40份的聚α-烯烃合成基础油和12份的烷基萘合成基础油于反应釜中，加热至75℃，加入12份预制四脲稠化剂，升温至210℃，高温炼制10min，然后加入剩余的20份的聚α-烯烃合成基础油和10份的烷基萘合成基础油，温度降至185℃时分散保温40min，温度降至100℃时分别加入1.5份的二苯胺衍生物，2.5份的二烷基二硫代氨基甲酸钼，0.5份的苯***衍生物，0.5份的中性二壬基磺酸钡，1.0份的硫磷酸含氮衍生物，然后进行均质脱气得成品抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂。
对比例2：
先称取37份的聚α-烯烃合成基础油和12份的烷基萘合成基础油于反应釜中，加热至75℃，加入肪酸复合金属皂12份，升温至210℃，高温炼制10min，然后加入剩余的20份的聚α-烯烃合成基础油和10份的烷基萘合成基础油，温度降至188℃时分散保温40min，温度降至90℃时分别加入0.5份的二苯胺衍生物，1.0份的二烷基二硫代氨基甲酸钼，2.5份的噻二唑衍生物，2.0份的中性二壬基磺酸钡，3.0份的磷酸酯类衍生物，然后进行均质脱气得成品抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂。
风机主轴轴承润滑脂应具有优异的防水性能和防腐蚀性能，以保证主轴轴承免受环境的侵蚀。本发明润滑脂的抗水防腐防锈性能指标如表1所示。
表1本发明润滑脂的抗水防腐防锈指标
国内风场遍布较广，环境温度约在-40～40℃之间，且经常频繁停机和启动。风机主轴轴承润滑脂应确保风力发电机组主轴轴承在低温时可以启动及运行，即低温润滑性。本发明润滑脂的高低温性能指标如表2所示。
表2本发明润滑脂的高低温性能指标
风速较高时，主轴上面所承受的来自叶轮的轴向力更大，致使后排轴承滚动体后移，导致其与内外圈间隙减小，摩擦增大，轴承温度升高，造成严重的磨损。微动磨损是反映润滑脂在周期性小振幅状态下抗磨损能力的指标。风机在野外受无规律的强风影响，设备由此产生的颤动会直接作用于主轴轴承、偏航轴承和变桨轴承，因而主轴轴承润滑脂需具备抗微动磨损能力。本发明润滑脂的极压抗磨、抗微动磨损性能指标如表3所述。
表3本发明润滑脂的极压抗磨、抗微动磨损性能指标
上述数据表明，本发明润滑脂较现有润滑脂在抗水防腐防锈性能、高低温性能和极压抗磨性能上均有改善。尤其是在抗微动磨损性能上，性能较现有润滑脂有大幅改善。
本发明润滑脂的对比例性能指标如表4所述。
表4本发明润滑脂的对比例性能指标
对比例1和本申请实施例比较，组分与本申请差别为其稠化剂为预制四脲稠化剂、金属缓蚀剂为苯***衍生物、极压抗磨剂为硫磷酸含氮衍生物，但配比与本申请相同。其极压抗磨及抗微动磨损性能较本发明润滑脂差别较大，尤其是其微动磨损性能，SRV抗微动磨损试验摩擦系数、顶球直径等超出现有相关性能指标要求。对比例2和本申请实施例比较，组分与本申请相同，但配比与本申请不同。此对比例添加剂配比下，各添加剂无法达到较好的协同作用，润滑脂极压抗磨性能及抗微动磨损性能较对比例1稍好，但较本发明润滑脂相比仍较差，SRV抗微动磨损试验摩擦系数、顶球直径等超出现有相关性能指标要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂，其特征在于：包括以下重量份的组分：基础油73～91份、稠化剂8～16份、抗磨减磨剂1～5份、抗氧剂1～3份、极压抗磨剂0.5～2份、防锈剂0.5～1.5份、金属缓蚀剂0.5～1.5份；
所述基础油由聚α-烯烃合成基础油和烷基萘合成基础油组成；
所述稠化剂为脂肪酸复合金属皂；
所述金属缓蚀剂为噻二唑衍生物；
所述抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成；
制备步骤如下：先称取基础油总量65％～80％的聚α-烯烃合成基础油和烷基萘合成基础油于反应釜中，加热至75～80℃，加入脂肪酸复合金属皂，升温至210～230℃，高温炼制10min，然后加入剩余部分的基础油进行降温，温度降至185～188℃时恒温分散30～40min，温度降至80～110℃时分别加入全部的抗磨减磨剂，主抗氧剂，辅抗氧剂，极压抗磨剂，防锈剂，金属缓蚀剂，然后进行均质脱气得成品抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂。
2.如权利要求1所述一种抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂，其特征在于：聚α-烯烃合成基础油与烷基萘合成基础油质量比为1-3:3-1。
3.如权利要求1所述一种抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂，其特征在于：所述抗磨减磨剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼。
4.如权利要求1所述一种抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂，其特征在于：主抗氧剂为二苯胺衍生物，辅抗氧剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼。
5.如权利要求1所述一种抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂，其特征在于：所述极压抗磨剂为磷酸酯类衍生物。
6.如权利要求1所述一种抗微动磨损风机主轴轴承润滑脂，其特征在于：所述防锈剂由石油磺酸钡、壬基萘磺酸钡、中性二壬基萘磺酸钡中的任意一种或几种组成。
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