油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)

北京科技大學(xué) 潤(rùn)滑技術(shù)講座 油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)1、簡(jiǎn)介油霧潤(rùn)滑是將壓力空氣與潤(rùn)滑油的混合體送入各摩擦副進(jìn)行潤(rùn)滑的方式，它是一種稀油集中潤(rùn)滑方式，完成油霧潤(rùn)滑的裝置和元件的總和稱為油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)。油霧潤(rùn)滑裝置以壓縮空氣作為動(dòng)力，使油液霧化，即產(chǎn)生一種像煙霧一樣的、粒度在2m以下的干燥油霧，然后經(jīng)管道輸送到潤(rùn)滑部位。在油霧進(jìn)入潤(rùn)滑點(diǎn)之前，還需通過一種稱為“凝縮嘴”的元件，使油霧變成油氣從專設(shè)的排氣孔排到大氣。2、系統(tǒng)組成油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)組成：分水濾氣器1、電磁閥2、調(diào)壓閥3、油霧發(fā)生器4、油霧輸送管道5、凝縮嘴6以及控制檢測(cè)儀表等。分水濾氣器：用來過濾壓縮空氣中的機(jī)械雜質(zhì)和分離其中的水分，以得到純凈、干燥的氣源；電磁閥：電磁閥的通斷由被潤(rùn)滑的主機(jī)的電氣接點(diǎn)控制，當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)時(shí)，油霧發(fā)生器自動(dòng)投人運(yùn)行；調(diào)壓閥：用來控制和穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，使供給油霧發(fā)生器的空氣壓力不受壓縮空氣網(wǎng)路上壓力波動(dòng)的影響。油霧發(fā)生器：產(chǎn)生油霧；凝縮嘴：使油霧結(jié)合成較大的油粒而投向摩擦表面；在貯油器內(nèi)還設(shè)有油溫自動(dòng)控制器、液位信號(hào)裝置、電加熱器和油霧壓力繼電器等。3、工作原理壓縮空氣文氏管油氣混合體（小于3mm）輸送管道凝縮嘴摩擦點(diǎn)。文氏管效應(yīng)：間隙小，氣流流速很高，使噴油嘴中心孔的靜壓降至最低而形成真空度。霧化：油霧發(fā)生器是油霧潤(rùn)滑裝置的核心部分。潤(rùn)滑油在文氏管4的中部(稱為霧化室)與壓縮空氣匯合。油液即被壓縮空氣擊碎成不均勻的油粒，一起經(jīng)噴霧頭1的斜孔噴人油罐。其中較大的油粒，在重力的作用下墜人油池中；細(xì)微的(2mm以下)油粒子，隨壓縮空氣送至潤(rùn)滑部位。為了加強(qiáng)霧化作用，在文氏管的前端還有4個(gè)小孔c，一部分壓縮空氣經(jīng)小孔c噴出時(shí)再次將油液霧化，使輸出的油霧更加細(xì)微均勻。凝縮：油霧發(fā)生器送往摩擦副的干燥油霧，不能產(chǎn)生潤(rùn)滑所需的油膜。必須根據(jù)不同的工作條件，在潤(rùn)滑點(diǎn)安裝相應(yīng)的凝縮嘴。當(dāng)油霧通過凝縮嘴的細(xì)長(zhǎng)小孔時(shí)，一方面由于油霧的密度突然增大，使油霧趨于飽和狀態(tài)；另一方面高速通過的油霧與孔壁發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，破壞了油霧粒子的表面張力，油霧結(jié)合成較大的油粒而投向摩擦表面，形成潤(rùn)濕的油膜。4、油霧潤(rùn)滑裝置調(diào)整油霧壓力的調(diào)節(jié)可分兩個(gè)階段：1) 直接調(diào)節(jié)調(diào)壓閥3(見圖443)，改變氣源壓力。發(fā)生器的油霧壓力和空氣消耗量均隨供氣壓力的高低成正比例的增減。但其變化是大幅度的，靈敏度低且不易保持穩(wěn)定，所以一般不采用此法；2)在正常情況下，氣源壓力保持恒定，調(diào)節(jié)閥體上的兩個(gè)針形閥分別調(diào)節(jié)輸出的油霧壓力和供油量的大小(見圖445)。針閥I和針閥分別經(jīng)孔道F、E與壓縮空氣人口及油室6相通。a)當(dāng)兩個(gè)針閥都關(guān)閉時(shí)，在一定的空氣壓力下，輸出的油霧壓力最小，而油霧中油的含量為最大。b)當(dāng)需要增大油霧壓力時(shí)，可適當(dāng)?shù)卮蜷_針閥。此時(shí)，輸入的壓縮空氣一部分沿垂直方向進(jìn)入文氏管將油液霧化；另一部分則沿水平方向經(jīng)孔道E直接進(jìn)入油罐。由于通過針閥的壓降較通過文氏管的壓降小，因而使罐內(nèi)的壓力上升，同時(shí)輸出的油霧壓力也增高，輸出的空氣量也加大。隨著針閥開啟度的變化，即可獲得相應(yīng)氣流量。當(dāng)流量為恒定值時(shí)，油的輸出量為最大。c) 若逐漸打開針閥I，罐內(nèi)的油霧壓力通過濾氣網(wǎng)(見圖445)、針閥I、孔道9反饋到抽室凸。這一壓力將會(huì)阻止進(jìn)入油室凸的油流人。因此調(diào)節(jié)針閥I的開啟度，便可改變油室凸中的真空度的大小，從而達(dá)到控制油量輸出大小的目的。針閥I和針閥的螺釘頭均敞露在閥體的端部(圖446)，便于操作人員調(diào)節(jié)。針閥用于調(diào)節(jié)油霧壓力，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)壓力減??；反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)壓力增大。針閥I順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)油量增大；反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)油量減小。這里應(yīng)當(dāng)特別指出：無論調(diào)節(jié)針閥I或針閥，開啟度都不可過大；否則油霧濃度將會(huì)降低到不能允許的程度。調(diào)整時(shí)要同時(shí)觀察油室6中的輸油情況。四、油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)的選擇計(jì)算為了合理選用油霧潤(rùn)滑裝置，達(dá)到充分滿足機(jī)器零部件對(duì)潤(rùn)滑的要求，對(duì)油霧系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算是十分必要的。計(jì)算步驟包括：1) 按給定公式計(jì)算各潤(rùn)滑點(diǎn)所需的油霧量(mh)，不同類型的摩擦副所需的油霧量，是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的?？蓮谋?31查得。2) 選定凝縮嘴。凝縮嘴是油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)的重要組成部分。只有正確選用凝縮嘴，才能對(duì)不同的摩擦副起到有效的潤(rùn)滑作用。凝縮嘴按凝縮效果不同分為3類：細(xì)霧型凝縮嘴油霧粒度約為0.005mm，適用于滾珠軸承；粗霧型凝縮嘴油霧粒度約為0.03mm，適用于滾子軸承、齒輪、鏈條等；油滴型油霧粒度約為0045mm，適用于滑動(dòng)軸承、導(dǎo)軌等滑動(dòng)面。根據(jù)摩擦副的類型、所需的油霧量及油霧壓力(一般取0.5MPa)，按凝縮嘴的特性曲線選定凝縮嘴或確定凝縮嘴的主要參數(shù)。各類凝縮嘴的特性曲線及其主要尺寸見圖447圖449。圖中d表示凝縮嘴鉆孔直徑，l表示鉆孔長(zhǎng)度，各種凝縮嘴的凝聚能力，都是以孔徑、孔數(shù)和孔的長(zhǎng)度為特征的。因此除按圖中所列標(biāo)準(zhǔn)選擇凝縮嘴外，尚可根據(jù)需要和具體條件，直接在所潤(rùn)滑的零部件上的適當(dāng)位置，作出相適應(yīng)的凝縮孔，其效果也是相當(dāng)?shù)?。凝縮嘴的不同結(jié)構(gòu)形式，如圖450所示，可供參考。 3)選擇油霧潤(rùn)滑裝置。將各潤(rùn)滑點(diǎn)選定的凝縮嘴的油霧量相加，即為系統(tǒng)總的油霧量。然后選用油霧潤(rùn)滑裝置，使其油霧發(fā)生能力等于或大于系統(tǒng)總的油霧量。 4)確定油霧管道。輸送油霧的總管，已由選定的油霧潤(rùn)滑裝置的輸出口徑規(guī)定，無需變更。各分支管的通徑和允許的最大長(zhǎng)度，可從圖451中查得。圖中實(shí)線表示管子內(nèi)徑與油霧量的關(guān)系；虛線表示管子內(nèi)徑與輸送長(zhǎng)度的關(guān)系。 5)選用潤(rùn)滑油。油霧潤(rùn)滑裝置可在較大的黏度范圍內(nèi)選取潤(rùn)滑油，并保持正常工作。既可用摻入各種添加劑(固體除外)的精制礦物油，也可采用乳化液的基礎(chǔ)油進(jìn)行潤(rùn)滑。根據(jù)不同的摩擦副，油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)所需要的油的黏度范圍列入表432中。 6)計(jì)算潤(rùn)滑油消耗量。每小時(shí)的油液消耗量等于總的油霧輸出量(m)乘以油霧中潤(rùn)滑油的含量。潤(rùn)滑油的含量可按實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常在414mLm范圍內(nèi)。圖710為油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)工作原理圖5、優(yōu)點(diǎn)：1、油霧能隨壓縮空氣彌散到所有需要潤(rùn)滑的摩擦部位?？梢垣@得良好而均勻的潤(rùn)滑效果；2、壓縮空氣比熱小、流速高，很容易帶走摩擦所產(chǎn)生的熱量。從而大大降低了摩擦副工作溫度。對(duì)于高速滾動(dòng)軸承，可以提高極限轉(zhuǎn)速和延長(zhǎng)壽命，油霧潤(rùn)滑的滾動(dòng)軸承，平均可提高壽命約403、大幅度降低了潤(rùn)滑油的耗量；4、較稀油循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕巧，占地面積小，動(dòng)力消耗低，維護(hù)管理方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，成本低；5、由于油霧具有一定的壓力，因此可以起良好的密封作用，避免了外界的雜質(zhì)、水分等侵入摩擦副。如冷軋帶鋼軋機(jī)，使用乳化液進(jìn)行工藝潤(rùn)滑時(shí)，軋輥軸承采用油霧潤(rùn)滑，可以有效地防止乳液滲入軸承箱腐蝕軸承。缺點(diǎn)：1、在排出的壓縮空氣中，含有少量的浮懸油粒，污染環(huán)境，對(duì)操作人員健康不利，同時(shí)需增設(shè)抽風(fēng)排霧裝置；2、不宜用在電機(jī)軸承上。會(huì)降低絕緣性能，縮短電機(jī)使用壽命；3、油霧的輸送距離不宜太長(zhǎng)，一般在30m以內(nèi)較為可靠，最長(zhǎng)不得超過80m；4、必須具備一套壓縮空氣系統(tǒng)。應(yīng)用：滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、齒輪、蝸輪、鏈輪、滑動(dòng)導(dǎo)軌等各種摩擦副油霧潤(rùn)滑裝置用于大型、高速、重載的滾動(dòng)軸承較為普遍(如偏八輥冷軋機(jī))油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)已有了系列化的產(chǎn)品供選擇使用。森吉米爾軋機(jī)油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)改造1. 前言武鋼硅鋼總廠二硅鋼4號(hào)5號(hào)森吉米爾軋機(jī)( 簡(jiǎn)稱ZR4. ZR5軋機(jī)) 是從法國(guó)DM S公司引進(jìn), 2006 年底開始試生產(chǎn)。軋機(jī)的輥系和刮油輥支承軸承均采用油霧潤(rùn)滑方式, (在1978年在一硅鋼ZR1. 2軋機(jī)曾有過使用油霧潤(rùn)滑失敗的教訓(xùn)而改用乳化液潤(rùn)滑)。但是DMS 公司在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝方面存在缺陷, 油霧量和霧壓不足, 導(dǎo)致軋機(jī)支撐輥輥系軸承和刮油輥支承軸承大量損壞, 備件消耗劇增, 造成大量的故障發(fā)生。2. 故障原因分析2. 1. 支撐輥軸承失效油霧發(fā)生器距潤(rùn)滑終端距離太長(zhǎng), 管道由低向高供油, 彎道多, 彎頭部位易積油, 沿程壓力、流量損失大, 造成潤(rùn)滑不充分, 軸承潤(rùn)滑不足, 磨損加劇而失效。2. 2. 刮油輥支承軸承失效1) 軸承組件設(shè)計(jì)存在問題, 軸頸供油針孔過小。2) 操作人員裝配質(zhì)量沒有達(dá)到要求精度。3) 夾緊機(jī)構(gòu)油缸、氣缸壓力設(shè)定值過大。4) 周邊環(huán)境差, 雜物、水份混進(jìn)氣源, 造成供氣質(zhì)量下降。油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝存在的缺陷造成油霧流量和油霧壓力不足, 是軸承失效的主要原因。3. 改造措施將以上分析結(jié)果和法國(guó)dms公司專家進(jìn)行了充分討論并制定了改造措施。3. 1. 改造潤(rùn)滑系統(tǒng)1)原6臺(tái)油霧發(fā)生器在離軋機(jī)較遠(yuǎn)的地面, 管道長(zhǎng)度距軋機(jī)約28. 5m, 現(xiàn)移至軋機(jī)牌坊后走道平臺(tái)上, 管道長(zhǎng)度距軋機(jī)約10m, 減少?gòu)濐^和接頭, 油霧發(fā)生器提高距地面2. 5m, 管道向下有一定傾斜度。2)氣源新增一套空氣干燥器, 選用10微米 精度的過濾器, 減少氣源中的雜質(zhì)、水分、灰分。3)增加原油加熱器, 降低原油粘度, 防止冬天氣溫低, 供油不暢。4)調(diào)整油霧發(fā)生器的加熱器, 衡定油的粘度值。5)定期清洗各過濾器, 保證油和空氣的過濾精度和穩(wěn)定系統(tǒng)壓力。原支承軸由3-1. 5mm 的針孔改為3mm 寬 1mm 深的環(huán)形槽, 改善供油條件提高軸承壽命。3. 2. 改造油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)用了近二個(gè)月進(jìn)行了包括設(shè)備、材料、人員、施工方案等施工的前期準(zhǔn)備, 于2007年3月開始, 用5天時(shí)間將油霧潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行了改造。1)將6臺(tái)油霧發(fā)生器從地面移到軋機(jī)牌坊后的過道136m平臺(tái)上, 管道距離縮短18m, 彎頭、法蘭減少2 /3, 管道呈5 /100傾斜安裝, 油霧從上往下直接供油, 這種方式供油減少了油霧沿程損失和彎頭積油現(xiàn)象。2) 新增加一套空氣干燥器和進(jìn)口空氣過濾器, 消除氣源中的水分、灰分和雜質(zhì)。3) 增加原油加熱器, 降低原油粘度, 防止冬天氣溫低, 供油不暢。4) 根據(jù)氣溫變化適時(shí)調(diào)整加熱器, 保持原油粘度衡定。5) 調(diào)正霧壓表, 保證霧壓衡定。6) 制定操作規(guī)范, 定期清洗各過濾器和沖掃管道, 保證氣壓、霧壓穩(wěn)定和消除管道積油。3. 3. 刮油輥機(jī)構(gòu)的改進(jìn)1) 原支承軸供油的三個(gè)小孔, 改為帶3 1mm 環(huán)形槽 1 , 當(dāng)軸承針孔錯(cuò)位時(shí)能保證正常供油, 改善了潤(rùn)滑條件提高軸承壽命。如圖1和圖2所示。2) 將本溪軸承廠研發(fā)的國(guó)產(chǎn)軸承替代進(jìn)口軸承。3) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鋼板面帶刮油情況, 調(diào)整最佳的油缸和氣缸壓力值, 適當(dāng)減少軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷, 氣缸壓力降為0. 2MPa 0. 3MPa, 提高了軸承壽命。4. 實(shí)施效果4. 1. 支撐輥軸承使用效果支撐輥系軸承自2007年3月開始使用改造后的油霧潤(rùn)滑系統(tǒng), 效果非常明顯, 每月消耗只有8 10套, 統(tǒng)計(jì)見表1所示。表1 2007年ZR4、5軋機(jī)支承輥軸承消耗統(tǒng)計(jì)時(shí)間4. 2. 刮油輥支承軸承使用效果刮油輥支承軸