T-FLUID001油气润滑.docx

17T-FLUID油气润滑系统油气润滑系统简介上世纪60年代，随着全球工业化进程的不断进步，机械设备对其关键部位，尤其是轴承的润 滑提出了更高的要求；特别是一些重载、高速（ 转速值高达DmXn= 1500000 ）运转的设备，处于高 温或有水、气等流体介质侵蚀场合运行的设备， 需求尤其迫切在这种情况下，传统的稀油与干油润滑就显得越来越力不从心，迫切需要一种更为合理、可靠的润滑方式，于是油气润滑这一全新的 润滑理念诞生了从摩擦学角度来讲，通常我们所说的“润滑”是指液体润滑，即在两个相对运动的摩擦体运动 接触面间填充入适当的润滑剂（通常为润滑油、脂），使得刚性摩擦副接触间隙形成一个稳定的具 有足够强度的连续油膜，使得摩擦副间的相对运动变成液体摩擦 理论与实验证明：摩擦副间形成 的这个润滑油膜通常只有3-5 pm这就是说，一个相对运动着的摩擦副所需的润滑剂的量是非常 小的实验证明，给轴承供给过多的润滑剂非但不能对润滑效果起到加强作用， 相反还会降低润滑效果，因为过多的润滑剂会引起摩擦副温度升高，导致“过润滑” 对此，我们通过国际著名轴承制造商 SKF公司给出的一个曲线图（图1）可以得以证明：图1S A 一般黑解T FUJ3D油空洞"2-6 cm/j廿皿-50-flD ffl丹20 = 0.00003 xDk B (cdh)事实上，这个结果也得到了世界上其它轴承制造商的认可。

由图1我们可知，满足轴承运转时的润滑需求我们只需连续供给一个极低的润滑剂量即可， 但传统的稀油、干油润滑方式都无法满足这个要求；于是，一种全新的给油方式一一“油气润滑” 就此诞生了油气润滑是在不将润滑剂雾化的基础上，用连续供给的压缩空气作为润滑剂的输送载体，将紊 流状的油气流连续、源源不断地向润滑点供送需要的微量润滑剂，这个过程就叫“油气润滑” 在油气润滑系统中，油气流在输送时，油没有被压缩空气雾化， 而是在压缩空气的作用下，按压缩空气流动方向，沿着管路内壁呈涡流状态往前输送， 直至润滑点，所以在八十年代，国内又将油气润滑称为“涡流润滑”图2是油气流在管道内的形成与输送状态示意图从图上可形象地看 出，油在压缩空气的作用下，附在管壁上成涡流状向前输送，压缩空气在管路中间向前输送， 压缩空气的输送速度为50-80m/s ,而油的输送速度只有2-5cm/s在油气润滑系统中，油是间断、周期性供给的，而压缩空气却是连续供送的这是因为对于一 个已知的润滑点（轴承）来说，它的小时耗油量是一定的，因此只能在单位时间内向其间断供油， 同时基于单位时间内润滑剂均量供给和便于控制的考虑， 实行周期性供油而压缩空气作为润滑油的输送载体，要保证供给润滑点的润滑剂连续，它在工作中就必须进行连续供给。

单位时间内润滑 剂的供应还应遵循“多次少量”的润滑给油原则在油气流输送初期，周期、间歇性供给的润滑剂沿着管壁的输送是不连续的， 而在输送一段距离以后，在压缩空气的作用下，间断输送的润滑剂就连成一线，成螺旋线状向前连续不间断的输送 实验认为，从油气流的形成到润滑油形成不间断螺旋线输送状态，油气流需要的距离为 1m；也就是说，在实际应用中，油气输送管路应大于 1m图3为油气管中的油膜状态示意图在油气管道中，由于压缩空气的作用，起初润滑油是以 较大的颗粒呈间断状地粘附在管道内壁四周（图 3a）,当压缩空气快速流动时，油滴也随之低速缓慢移动并逐渐被压缩空气吹散、 变薄，在行将到达管道末端时，原先是间断地粘附在管壁四周的 油滴已以波浪形油膜的形式连成一片，形成了连续油膜（图 3b）,被压缩空气以精细的连续油滴 喷入润滑点（图4）异质物体或系统中，各存在分界面的独立物质称之为相（图 2,不同流体在管内的流动情况） 自然界常见的物质有三相即固相、液相和气相 油气就是一种两相流在两相流中，两相之间不仅存在分界面，而且这一分界面是随着流动而在不断变化的 两相流大致有三类：气体和液体共同流 动的气液两相流；气体和固体颗粒共同流动的气固两相流；流体和固体颗粒共同流动的液固两相流。

油气大体上是一种气液两相流，但在某些特殊场合如轨道类机车轨道及轮缘润滑中， 压缩空气和含有高比例固体颗粒如石墨、精细铝粉等的特殊润滑剂混合后流动，形成了气液两相和气固两相的混 合型两相流体纵观润滑方式的发展历史，润滑与冷却是紧密联系在一起的良好润滑的作用是降低作相对运 动的零、部件的配合面之间的摩擦与磨损， 而降低摩擦与磨损的同时又减少了摩擦热的产生， 起到 了降低温升的效果因此冷却润滑技术作为摩擦学的一个分支一直在不断地发展 单相流体冷却润滑（将单相流体如切削液及润滑油等浇注到冷却润滑区从而起到润滑作用） 是得到普遍应用的传统技术，在工程实践中得到了广泛的应用当前机械工业产品正朝着高速、重载、高效、节能、自动 化程度高和使用寿命长的方向发展，单相流体冷却润滑技术已经远远不能适应机械工业发展的要 求，通过实践及不断探索，人们终于找到了一种新型、高效的冷却润滑技术， 这就是气液两相流体 冷却润滑技术油气润滑就是气液两相流体冷却润滑技术的典型应用它通过形成的气液两相膜隔开相对运动 的摩擦面从而起到润滑作用，同时由于含有大量的气体，速度较高的气液两相油气流还可以带走大 量摩擦热，又起到了冷却降温作用。

我国研究气液两相流体冷却润滑技术方面的权威一一哈尔滨工 业大学教授闫通海通过实验研究认为：在气液两相油气流中，液体与气体牢固地形成了气液两相膜 试验及实践结果表明，气液两相膜与单相液体膜相比，承载能力大大提高，气液两相膜的形成兼有 流体动压和流体静压的双重作用因此不仅在速度高时能够形成完整的气液两相膜，即使在速度较 低时依然能够形成具有较强承载能力的气液两相膜， 使作相对运动的摩擦面始终处在良好的工作状 态下，这一点是仅靠流体动压形成的单相液体膜无法比拟的 研究同时表明，喷射到润滑点的气液两相流体中的润滑油液体小颗粒在润滑区固体表面汇聚， 同时由高速流动的空气形成的分散的空气小气泡混合于汇聚在润滑区固体表面的润滑液之中， 随着两摩擦表面的相对运动，在两摩擦表面之间形成了气液两相流体润滑膜众所周知，粘度是润滑剂非常重要的物理特性研究还表明， 在同等润滑剂条件下，两相流的粘度明显大于单向流，而且随着两相流中空气小气泡相对体积含量的增加，两相流的粘度也增大， 换句话说普通粘度的润滑剂形成的气液两相膜的厚度大于它的单向液体膜厚度 显然，由于润滑膜厚度的增加，使润滑膜形成率提高，减少了两摩擦表面直接接触的机会，减轻了两表面之间的摩擦， 这就使得气液两相流体润滑具有优良的润滑减摩作用。

油气润滑系统的基本结构油气润滑系统的作用是形成油气两相流体，并将油气流按照润滑点的实际状况进行合理地输送 及分配对应的一套油气润滑系统由以下所列的所有或某几个部分组成：供油及油量分配部分供气部分油气混合部分油气输送及分配部分电控装置润滑介质的回收装置图5是一套简单的油气润滑系统结构示意图，它的工作原理如下：根据预先设定的工作周期，由监控装置发出信号，润滑泵1动动，将润滑油输送到递进式分配器一油气混合块部分 2同时,空气管道中的电磁换向阀动作并接通压缩空气， 压缩空气在油气混合块中和油进行混合后形成油气 两相流体，然后通过油气管道输送到各润滑点油气流还可以通过 T-FLUID油气分配器进行再分配后输送，以扩大一个系统同时供送油气流的润滑点数量和范围供油及油量分配部分用泵进行供油，多个系列和多种规格的泵满足不同的供油量需要从结构类型上来看有气动泵 （用压缩空气驱动）、齿轮泵（电动）、多点泵（电动）、电磁泵（电动）等等，根据工况及需要配 置；泵的排量也会有多种规格，从 0.1ml/行程至1500ml/min都有总的来说油气润滑系统中所用 的供油泵都是定量泵，这与润滑点要求定量给油是一致的， 同时泵的额定排量都比较小，因为油气 润滑是一种微量润滑，耗油量非常小，即便是如润滑点多达上千个的连铸机组，采用一台 1200ml/min的小流量齿轮泵也就能满足供油量要求。

相应地，油箱的容量也不会很大，取决于工 况，一般为5升〜1000升在油气润滑系统中，泵一般是间歇工作的，或者说泵是按照设定的工作/暂停周期进行工作的, 在泵排量额定的情况下其工作时间和暂停时间的长短取决于润滑点所需的润滑油量 举例来说，现有10个润滑点每小时需要油量60毫升，采用一台排量为6ml/行程的气动泵供油，则泵在一个小 时内须工作10次即10个行程或者每360秒工作一次，则泵的工作/暂停周期就是：每工作一个行 程（6秒）后停顿354秒在供油量的选择上一般采用多次小量的原则，即让泵工作的次数适当多 一些而每次的供油量适当小一些同样是上面这个例子，也可以采用 2ml/行程的泵来供油并增加泵在单位时间内的供油次数或者缩短泵的停顿时间这样做有利于油气管中油膜更好的连续性及更 薄、更精细的油膜层的形成，从而获得更满意的润滑效果虽然油气润滑系统是一种定量系统，然而泵的工作 /暂停运行方式决定了系统的供油量可以在 一个相当大的范围内进行调节，即只要增加或缩短泵暂停的时间，整个系统的供油量就可以相应减 小或增大在应用于大量润滑点场合的卫星站结构的油气润滑系统时， 供油所采用的齿轮泵虽然也 是间歇工作的但并没有一个固定的工作/暂停时间周期，而是依据供油压力状况来工作。

而油的计量和分配则主要是通过递进式分配器来进行的，它可以将泵供送来的润滑剂通过多个 出口分配成几个相互等量或彼此不等量的支流， 每一个支流的润滑剂可以对应供给一个或数个润滑点，分配往每一个支流的润滑剂的剂量也就是和这个支流对应的 （一个或数个）润滑点所需要的润滑剂量递进式分配器主要有片式和块式两种类型每一个递进式分配器都由一个起始片、一个终止片和至少三个中间片组成（图6及图7）,中间片的数目从理论上来说可以是 N片，但不管数目是多 少，都可以和起始片及终止片组合成一个完整的整体 中间片每一片均有一个工作活塞和两个出油 口，出油口设在中间片的左右两端递进式分配器适用于几乎所有油品，不管是干油还是稀油；因此在多种类型的润滑系统中都可 以应用，既可采用递进式分配器构筑单线系统， 也可采用双线递进式分配器构筑双线系统； 不仅在出油口七海口消耗型润滑系统中使用，同样可以用皿町系统；递进式分配器不仅可以间歇工作即W忏一个或数 个行程后停顿一段时间，从而实现间歇供油，还可以以连续行程的方式实现连续供油一般来说，由于传动件或摩擦副的尺寸是固定不变的， 因此供给的润滑量也是定量的，递进式分配器也只需定量分配润滑剂即可。

但有的时候，用户的工况有所变化，比如需增加一些润滑点， 但还是采用原有的润滑系统提供润滑，这时候可以将递进式分配器设计成中间片可以更换的形式， 通过更换中间片来对油量分配进行调整递进式分配器也可以和绝大多数的泵配合使用，不管是气动泵、齿轮泵、干油泵还是电磁泵此外，递进式分配器还可以串联使用，即在递进式分配器的出口下游再接上多个递进式分配器， 对油量实行两级或多级分配供气部分供气部分主要是指对压缩空气进行处理的装置， 如对气源进行过滤及脱水，对气源压力进行调 整、显示及监视等；如果采用气动泵供油，还要设置相应的换向阀、减压阀及油雾器等压缩空气 对油气润滑系统的正常工作至关重要，实践证明，油气润滑系统故障率的 80%以上都是由于压缩空气过脏或含水量过大导致的，不仅如此，压缩空气中含水量过大还会破坏油膜的稳定性从而危害 轴承的安全因此应保证压缩空气得到适当的处理， 任何致力于改善压缩空气质量的措施和努力都 是值得的并。