グリース潤滑軸受の低温・高温環境解析

グリース潤滑は通常、ベアリングの動作温度がグリースの限界温度を下回る低速から中速の用途に適しています。すべての用途に適した減摩ベアリング グリースはありません。各グリースには限られた性能と特性しかありません。グリースは基油、増ちょう剤、添加剤で構成されています。ベアリンググリースは通常、石油基油を特定の金属石鹸で増粘させたものです。近年、合成基油に有機増ちょう剤や無機増ちょう剤が添加されるようになりました。表 26 に、代表的なグリースの組成をまとめます。表 26. グリースの成分 基油 増ちょう剤 添加剤 グリース 鉱油 合成炭化水素エステル物質 過フッ素化油 シリコーン リチウム、アルミニウム、バリウム、カルシウムおよび複合石鹸 無香料（無機）粒子 接着剤（粘土）、カーボンブラック、シリカゲル、PTFE ソープフリー（有機）ポリウレア化合物 防錆剤 染料粘着付与剤 金属不動態化剤 酸化防止剤 耐摩耗性 極圧添加剤 カルシウム系およびアルミニウム系グリースは耐水性に優れており、湿気の侵入を防ぐ必要がある工業用途に適しています。リチウムベースのグリースにはさまざまな用途があり、産業用途やホイールエンドベアリングに適しています。
エステル、有機エステル、シリコーンなどの合成基油を、一般的に使用される増粘剤や添加剤とともに使用すると、最高使用温度は通常、石油ベースの油の最高使用温度よりも高くなります。合成グリースの使用温度範囲は-73℃～288℃です。 石油系オイルによく使われる増ちょう剤の一般的な特徴は以下のとおりです。表 27. 石油ベースの油で使用される増粘剤の一般特性 増粘剤 代表的な滴点 最高温度 耐水性 表 27 の増粘剤を合成炭化水素またはエステルベースの油と一緒に使用すると、最高使用温度を達成できます。約 10°C 上昇します。
°C °F °C °F
リチウム 193 380 121 250 良い
リチウム錯体 260+ 500+ 149 300 良好
複合アルミニウムベース 249 480 149 300 Excellent
スルホン酸カルシウム 299 570 177 350 優れた
ポリウレア 260 500 149 300 良好
増粘剤としてのポリ尿素の使用は、潤滑分野における 30 年以上にわたる最も重要な進歩の 1 つです。ポリウレア グリースは、さまざまなベアリング用途で優れた性能を示し、短期間でボール ベアリングの事前潤滑剤として認識されるようになりました。低温 低温条件下では、グリース潤滑軸受の始動トルクは非常に重要です。一部のグリースはベアリングの動作中にのみ正常に機能しますが、ベアリングの始動時に過度の抵抗を引き起こします。一部の小型機では、極端に温度が低い場合に起動しない場合があります。このような使用環境では、グリースには低温始動性が求められます。使用温度範囲が広い場合、合成グリースには明らかな利点があります。グリースは、-73°C の低温でも始動トルクと運転トルクを非常に小さくすることができます。場合によっては、これらのグリースは、この点で潤滑剤よりも優れた性能を発揮します。グリースに関する重要な点は、始動トルクは必ずしもグリースの粘稠度や全体的な性能の関数ではないということです。始動トルクは、特定のグリースの個々の性能の関数に近く、経験によって決定されます。
高温: 最新のグリースの高温限界は、通常、基油の熱安定性と耐酸化性、および酸化防止剤の有効性の総合的な機能によって決まります。グリースの温度範囲は、グリース増ちょう剤の滴点と基油の組成によって決まります。表28に各種基油条件におけるグリースの温度範囲を示します。グリース潤滑ベアリングを用いた長年の実験の結果、温度が 10°C 上昇するごとに潤滑グリースの寿命が半減することが経験的方法によって示されました。例えば、グリースの温度90℃での寿命が2000時間の場合、温度が100℃に上昇すると寿命は約1000時間に低下します。逆に、温度を 80℃に下げた場合、寿命は 4000 時間に達すると予想されます。