像石墨一樣,二硫化鉬(MoS2)也屬于層狀網格結晶,與石墨不同的是具有夾層結構。已經知道MoS2的四種結晶形態,即3H、2H、2H 2、2T型,其中只有2H型結晶才有良好的潤滑性,其晶體是一種六方晶體的網狀結構,由硫、鉬、硫三個平面層構成薄層單元。為進一步了解這種晶體結構與潤滑性能的關系,采用符合這種2H型結晶結構MoS2M-007B作為潤滑油添加劑,通過試驗來分析它對軸承使用性能的影響。

1、試驗方法

用同一批次生產的6204深溝球軸承在相同試驗條件下,進行潤滑油中加與不加添加劑MoS2兩種情況下的對比試驗。試驗樣本容量:8套/組,共2組。500h定時截尾試驗,每試驗100h后停機拆下軸承檢查,測量軸承的質量、游隙、振動等,觀察其變化情況。

試驗條件:根據標準軸承的試驗轉速一般不超過軸承極限轉速(18000r/min)的60%,具體數據結合試驗機本身的轉速表數據選用。為檢驗MoS2M-007B在高載荷狀態下抗極壓性能,選當量動載荷P約為基本額定動載荷Cr(12800N)的1/4。基本額定壽命L10=106/60n Cr3/P，選定P/Cr和n，本次實驗的轉速n=10000r/min，P/Cr=0.255，即得出L10=100h。潤滑方式采用N32機油噴射循環潤滑，A組軸承實驗潤滑油中添加MoS2M-007B,與N32機油比例為1:4，B組軸承實驗潤滑油中不加添加劑。

2 、對軸承性能的影響

2.1 對軸承溫度的影響

試驗過程中,每隔2h記錄一次各套試驗軸承的外圈溫度,對記錄的軸承溫度值進行取算術均值得到表1。由于試驗機上1號工位和4號工位散熱較好,測出的外圈溫度也較低;而2號工位和3號工位散熱較差,測出外圈溫度也相應的高于1號工位和4號工位。表中序號2、6和序號3、7分別對應2號工位和3號工位,序號1、5和序號4、8分別對應1號工位和4號工位。

從表中可以看出同工位軸承的溫度相比,A組普遍較低,說明潤滑油中添加MoS2M-007B對軸承的潤滑降溫起一定作用。

2.2 對軸承磨損的影響

每試驗100h后稱軸承質量,計算出每套軸承試驗過程中質量的變化量,然后分時間段對兩組軸承質量的變化量取算術均值,求出單位時間的磨損量（或平均磨損速度），兩組軸承的平均磨損速度如圖1所示。

試驗開始由于摩擦表面總具有一定的粗糙度,在磨合初期只有很少的輪廓峰接觸,因此表面真實應力很大,使接觸輪廓壓碎和塑性變形,同時一些薄的表面被冷作硬化,原有的輪廓峰逐漸局部或完全消失,磨損嚴重,曲線呈明顯的下降趨勢,此階段屬跑合磨損階段。磨合后形成了給定摩擦條件(材料、壓力、溫度、潤滑)下比較穩定的粗糙度，磨損量較小，此屬于穩定磨損階段。經過相對長時間的穩定磨損后，導致有些軸承疲勞失效，此階段屬于劇烈磨損階段。從圖中可以看出：A軸承磨損量較B軸承磨損量小。從理論上講，軸承實驗時間長磨損越多，但實際實驗結果A組軸承磨損量較小。說明潤滑油中添加MoS2M-007B對軸承減少摩擦和耐磨起了一定的作用。

2.3對軸承壽命的影響

經過500h定時截尾試驗,A組有3套失效,均為滾動體失效。B 組8套全部失效。兩組軸承壽命試驗通過時間及失效形式見表2。

用二參數Weibull分布函數處理方法對兩組軸承的試驗結果進行分析處理,結果見表3。β為Weibull分布的形狀參數,也稱斜率參數,它可以決定Weibull分布曲線的形狀,β越大則失效數據比較集中,反之則較離散。ν為Weibull分布的尺度參數,也稱特征壽命,無論Weibull分布的形狀參數β取什么值,在t=ν時,分布所取值都是一樣的,即都是0.632。在β不變時,相當于失效機理不變,則ν的物理意義就是直接影響產品的壽命質量,ν越大時壽命就越長。R(t)為產品的可靠度，R(t)=e-（t/v）β。L10t為基本額定壽命實驗值，L50t為中值壽命。從中可以看出兩組軸承的壽命差異是十分顯著的，其中A組的可靠度比較高，其基本額定壽命是B組的3倍多。說明潤滑油中添加MoS2M-007B提高了軸承的承載能力，從而對軸承的壽命影響較大。

2.4對軸承游隙的影響

每試驗100h后測每套軸承的徑向游隙,計算其變化量的平均值,把各變化量均值用曲線連接得到對比示意圖2。同一批次的軸承試驗前原始游隙數值基本相同。跑合磨損階段滾動表面的凸峰逐漸磨平,游隙明顯增大,A組游隙變化量較小。穩定磨損階段屬于材料之間的正常磨損,粗糙凸峰減少,磨損也減少,游隙增加的速度緩慢,但含有添加劑MoS2M-007B的A組游隙變化量還是小于B組游隙變化量。劇烈磨損階段兩組游隙變化突然增大,A組軸承游隙變化量增加趨勢較明顯,B組軸承游隙在很短時間內發生劇烈變化,更甚者在下一時間段測游隙前已經疲勞失效。

2.5 對軸承振動的影響

每試驗100h后測軸承的振動加速度值和振動速度值,分別計算出變化量的平均值,結果見表4。

試驗前每組軸承振動加速度和速度值基本相同,試驗一段時間后即發生明顯變化,進入穩定磨損階段變化量又減小,劇烈磨損階段又突然增大。A組振動變化量均呈浴盆趨勢變化,而B組在相同的磨損階段振動變化量較A組大,由于沒有使用添加劑,磨損較快,穩定磨損和劇烈磨損階段都很短,在下一時間段測振動前已經疲勞失效,其變化情況和游隙變化類似。

3    MoS2作用機理分析

(1)由于MoS2 M-007B粉體的團聚性以及本次試驗使用添加劑的粒子很小,所以MoS2M-007B能比較均勻穩定地分散在潤滑油中。并且在這些潤滑微粒的表面具有活性,能很好地附著在金屬表面上,形成連續而致密的與底材附著的牢固的吸附膜,在軸承摩擦面覆蓋一個光滑的保護層,使溝道和鋼球摩擦副表面很好的分離。當剪切力破壞油膜時,減少了摩擦副間的直接接觸,延緩了金屬接觸表面間的磨損,抗磨損性能平均高1倍,軸承的使用壽命明顯提高。

(2)MoS2M-007B晶體內部層與層之間以較弱的分子力相聯接,層間結合力較小,MoS2M-007B分子極易從層與層之間剝離。況且層空間間隙較大，各層之間又可以相互滑移。在收到外部剪切力作用時，晶體內相接處的硫表面層就互相滑動。減小了接觸面間摩擦阻力，降低了因摩擦而產生的熱量，同時也提高了軸承的承載能力，特別是溫度較高時實驗軸承溫度相差較大，可以明顯降低軸承的使用溫度。

（3）由于這些具備優良潤滑性能的潤滑油添加劑粒子與底材的親和性，壓入底材或陷入底材表面凹部的MoS2M-007B粒子就有很多，并且粒子很小，進入摩擦表面MoS2M-007B分子層就更厚。易剪切的表面膜便使摩擦表面很好的分離，可以有更多的摩擦副表面微坑和損傷部位得到進一步填補和修復。減少金屬接觸表面間的直接摩擦，起到了有效的潤滑和抗摩減摩作用。因磨損而增大的游隙得到修補，使游隙的變化速度較潤滑油中無添加劑MoS2  M-007B時緩慢。

由此可見，潤滑油中添加MoS2M-007B可以明顯改善軸承潤滑條件，減少各零部件的摩擦與磨損，延長其使用壽命。另外MoS2M-007B能克服各種摩擦副中粘滑現象，防止告訴運轉軸承的膠合。使軸承有輕的啟動轉矩，動作平穩，工作正常，以及用少量油脂而延長潤滑壽命與保證使用期限。

實驗測出的結果，潤滑油中添加MoS2M-007B與潤滑油中無這種添加劑的軸承實驗溫度相對較低。

接摩擦,起到了有效的潤滑和抗摩減磨作用。因磨損而增大的游隙得到修補,使游隙的變化速度較潤滑油中無添加劑MoS2M-007B時緩慢。

由此可見,潤滑油中添加MoS2M-007B可以明顯改善軸承潤滑條件,減少各零部件的摩擦與磨損,延長其使用壽命。另外MoS2M-007B能克服各種摩擦副中粘滑現象,防止高速運轉軸承的膠合。使軸承有輕的啟動轉矩,動作平穩,工作正常,以及用少量油脂而延長潤滑壽命與保證使用期限。

試驗測出的結果,潤滑油中添加MoS2 M-007B與潤滑油中無這種添加劑的軸承試驗溫度相對較低。

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