油氣潤(rùn)滑技術(shù)及應(yīng)用

竇 鋒，王 斌，寇 鵬，魏志毅

(中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司，陜西 西安 710032)

1 前言

油氣潤(rùn)滑作為一種新型的潤(rùn)滑技術(shù)，廣泛的應(yīng)用于冷軋和平整機(jī)組中，能解決稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)、干油潤(rùn)滑系統(tǒng)、油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)等傳統(tǒng)的單相流體潤(rùn)滑技術(shù)無(wú)法解決的難題，不僅大大延長(zhǎng)了潤(rùn)滑件的使用壽命，而且對(duì)于環(huán)境改善也效果顯著。

2 工作原理

利用壓縮空氣在管道內(nèi)的流動(dòng)，帶動(dòng)潤(rùn)滑油沿管道內(nèi)壁連續(xù)不斷的流動(dòng)，將油氣混合并輸送至各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)。壓縮空氣以恒定的壓力(0.3～0.4 MPa)連續(xù)供給，而潤(rùn)滑油是根據(jù)各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的耗油量不同定量供給，因此必須使用油泵作為輸油的動(dòng)力源，還要采用分配器分別供給各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)潤(rùn)滑油，油和氣進(jìn)入潤(rùn)滑點(diǎn)之前必須先進(jìn)入油氣混合閥，在油氣混合閥里，流動(dòng)的壓縮空氣把油吹成細(xì)小的油滴，附著在管壁上形成油膜，油膜隨著氣流的方向沿管壁流動(dòng)，在流動(dòng)過(guò)程中油膜的厚度逐漸減薄，但并不凝聚，如右圖1所示。供油是間斷的，間隔時(shí)間和每次的給油量都可以根據(jù)實(shí)際的耗油量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

油氣潤(rùn)滑與油霧潤(rùn)滑相似，但又不同于油霧潤(rùn)滑。油氣潤(rùn)滑與油霧潤(rùn)滑都是以壓縮空氣為動(dòng)力將稀油輸送到潤(rùn)滑點(diǎn)，不同的是油氣潤(rùn)滑并不將油撞擊為細(xì)霧，而是利用壓縮空氣流動(dòng)把油沿管路輸送到潤(rùn)滑點(diǎn)，因此不再需要凝縮?？諝廨斔偷膲毫^高，需要潤(rùn)滑多個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)時(shí)，是通過(guò)分配器將油氣混合體均勻地分別輸送到各個(gè)點(diǎn)。

圖1 油氣潤(rùn)滑原理圖Fig.1 Schematic diagram of oil-air lubrication

3 設(shè)備組成

油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由供油泵站、油氣混合器、油氣分配器、電氣控制裝置等組成。供油泵站主要用來(lái)提供潤(rùn)滑所需要的潤(rùn)滑油，油氣混合器主要是將潤(rùn)滑油與壓縮空氣均勻地混合在一起，油氣分配器主要是進(jìn)行油的計(jì)量和分配，即可以將泵供送來(lái)的潤(rùn)滑劑通過(guò)多個(gè)出口分配成幾個(gè)相互等量或彼此不等量的支流，每個(gè)支流的潤(rùn)滑劑可以對(duì)應(yīng)供給一個(gè)或數(shù)個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，分配往每一個(gè)支流的潤(rùn)滑劑的劑量即為與該支流對(duì)應(yīng)的(一個(gè)或數(shù)個(gè))潤(rùn)滑點(diǎn)所需要的潤(rùn)滑量。油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的電控裝置采用PLC對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在故障診斷與顯示方面還采用帶液晶顯示器的操作面板對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)(如哪一臺(tái)泵投入工作、泵工作的間隔時(shí)間等)進(jìn)行設(shè)定，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行顯示、監(jiān)控，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)立即報(bào)警并停止運(yùn)行直到故障排除，還可以提示故障類型和故障排除方法，從而使系統(tǒng)的自診斷功能更加完善，大大提高安全性及穩(wěn)定性。

4 油氣潤(rùn)滑和其它潤(rùn)滑方式的比較

油氣潤(rùn)滑的潤(rùn)滑劑連續(xù)地到達(dá)潤(rùn)滑點(diǎn)，潤(rùn)滑劑不用進(jìn)行加熱，100%被利用，消耗量極小;潤(rùn)滑劑不被霧化，也不和空氣真正融合，排放量極小，對(duì)人體健康無(wú)害，如果做成循環(huán)型系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)零排放;可防止外界臟物、水或有化學(xué)危害性的流體侵入軸承座并危害軸承;適用于高速(或極低速)、重載、高溫和軸承座受臟物、水及有化學(xué)危害性的流體侵蝕的場(chǎng)合;能對(duì)所有動(dòng)作元件和流體實(shí)現(xiàn)監(jiān)控;軸承使用壽命長(zhǎng)。

干油潤(rùn)滑的方式是間斷地，潤(rùn)滑劑不用進(jìn)行加熱，大部分潤(rùn)滑劑僅僅起填充及密封作用，并不真正起潤(rùn)滑作用，浪費(fèi)嚴(yán)重，消耗量大;大量的油脂從軸承座中溢出并污染環(huán)境或其它介質(zhì)，每次更換軸承時(shí)都要對(duì)軸承上粘附的厚厚的油脂進(jìn)行清洗;軸承座內(nèi)沒(méi)有正壓，外界臟物、水或有化學(xué)危害性的流體會(huì)侵入軸承座并危害軸承;不適用于高速(或極低速)、重載、高溫和軸承座受臟物、水及有化學(xué)危害性的流體侵蝕的場(chǎng)合;系統(tǒng)監(jiān)控性能弱;軸承使用壽命是油氣潤(rùn)滑

稀油潤(rùn)滑的方式是連續(xù)地，潤(rùn)滑劑需要加熱，真正起潤(rùn)滑作用的潤(rùn)滑劑不到2%，大部分潤(rùn)滑劑起冷卻作用，所有油品使用一段時(shí)間之后就得全部更換，再考慮到漏損，因此實(shí)際耗油量是油氣潤(rùn)滑的10～30倍;部分潤(rùn)滑劑從軸承座的密封處排出，造成污染和浪費(fèi);軸承座內(nèi)沒(méi)有正壓，外界臟物、水或有化學(xué)危害性的流體會(huì)侵入軸承座并危害軸承;適用于高速(或極低速)、重載場(chǎng)合，對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)性差，不適用于軸承座受臟物、水及有化學(xué)危害性的流體侵蝕的場(chǎng)合;系統(tǒng)監(jiān)控性能較強(qiáng);軸承使用壽命是油氣潤(rùn)

油霧潤(rùn)滑的方式是連續(xù)地，需對(duì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行加熱與凝縮;因潤(rùn)滑劑粘度大小的不同而霧化率不同，潤(rùn)滑劑的利用率約60%，耗油量約是油氣潤(rùn)滑的10倍;不足以阻止外界臟物、水或有化學(xué)危害性的流體侵入軸承座;霧化時(shí)有20%～50%的潤(rùn)滑劑通過(guò)排氣進(jìn)入外界空氣中，成為可吸入油霧，對(duì)人體有害并污染環(huán)境;系統(tǒng)監(jiān)控

5 實(shí)際應(yīng)用

圖2為油氣潤(rùn)滑在某銅板帶廠銅軋機(jī)上的應(yīng)用，使用效果良好。軋機(jī)最高速度315 m/min，最大軋制力為8 000 kN，工作速度多集中在100～200 m/min，根據(jù)實(shí)際情況油量推薦范圍:遞進(jìn)式分配器的每個(gè)行程監(jiān)視時(shí)間為30 s;遞進(jìn)式分配器工作周期推薦設(shè)定范圍是107～427 s，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定值為213 s;遞進(jìn)式分配器行程數(shù)推薦設(shè)定范圍是2～8次，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定值為2次;遞進(jìn)式分配器總監(jiān)視時(shí)間推薦設(shè)定范圍是276～1067 s，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定值為533 s;油氣流量延時(shí)時(shí)間設(shè)定值為30 s;壓縮空氣延時(shí)時(shí)間設(shè)定值為30 s。具體設(shè)定可根據(jù)使用情況進(jìn)行調(diào)整，工作周期越長(zhǎng)，供油量就越小，行程次數(shù)越多，供油量就越大。

圖2 油氣潤(rùn)滑示意圖Fig.2 Sketch of oil-air lubrication

圖3、圖4分別為支撐輥和工作輥內(nèi)置分配器組件裝配圖，從結(jié)構(gòu)上看每個(gè)軸承或軸承上的每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)及骨架式密封都得到了充分的潤(rùn)滑，并且腔內(nèi)保持著一定的正壓，可有效地防止外界乳化液或污物的進(jìn)入，且這種內(nèi)置分配器接入管路簡(jiǎn)單，拆卸清洗方便。

圖3 支撐輥內(nèi)置分配器組件裝配圖Fig.3 Subassembly diagram of built-in divider for back roll

圖4 工作輥內(nèi)置分配器組件裝配圖Fig.4 Subassemblydiagram of built-in divider for work roll

6 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，油氣流動(dòng)所產(chǎn)生的氣液兩相膜的承載能力大大高于單相液體膜。油氣潤(rùn)滑是一種精細(xì)潤(rùn)滑方式，要多少潤(rùn)滑量就給多少潤(rùn)滑量，絕不欠潤(rùn)滑，也不過(guò)潤(rùn)滑，因此油氣潤(rùn)滑不僅能大量節(jié)約潤(rùn)滑油，而且可以保證有效潤(rùn)滑。這種少油潤(rùn)滑比起多油潤(rùn)滑不僅不會(huì)影響油膜的形成，反倒能夠降低滾動(dòng)摩擦損失。無(wú)論從潤(rùn)滑效果，還是從環(huán)境保護(hù)來(lái)看，油氣潤(rùn)滑都是一項(xiàng)值得推廣的技術(shù)。

［1］ 胡邦喜．設(shè)備潤(rùn)滑基礎(chǔ)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2002．

［2］ 汪德濤．潤(rùn)滑技術(shù)手冊(cè)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1998．