油霧潤滑和油氣潤滑

1、機電設備維修課程技術論文論文題目：固體潤滑的應用系 別機電工程系 專業(yè)年級11機械制造與自動化2班學生姓名楊桂營學號33021102009日 期2013年6月油霧潤滑和油氣潤滑機械制造與自動化二班楊桂營33021102009摘要：油霧潤滑和油氣潤滑都屬于氣液兩相流體冷卻潤滑技術，都是微量潤滑。雖然油霧潤滑具有良好的潤滑效果，但有許多缺點，與油氣潤滑相比就相 形見細。油氣潤滑克服了油霧潤滑的所有缺點，因此發(fā)展非?？?，并在眾多場合 取代了油霧潤滑，是迄今為止最先進的極微量潤滑技術。關鍵詞:油霧潤滑，油氣潤滑，比較，應用一、引言二、概述油霧潤滑屬于氣液兩相流體冷卻潤滑技術，它作為一種較先進的微量的潤

2、滑 方式，曾經成功地應用于滾動軸承、滑動軸承、齒輪、蝸輪、鏈輪等各種摩擦副。 在冶金機械中，如帶鋼軋機的支承輥軸承，四輥冷軋機的工作輥和支承輥軸承以 及高速線材軋機的滾動導衛(wèi)等也有采用油霧潤滑的。油氣潤滑也是屬于氣液兩相流體冷卻潤滑技術，是一種更為先進的極微量的 潤滑方式，在我國已得到了廣泛的應用，尤其是近5年，其發(fā)展勢頭銳不可擋。 油氣潤滑是潤滑技術的一次革命。而真正意義上的油氣潤滑的出現(xiàn)是在上世紀70年代。由于油氣潤滑克服了 油霧潤滑的所有缺點，因此發(fā)展非?？欤⒃诒姸鄨龊先〈擞挽F潤滑，是迄今 為止最先進的極微量潤滑技術。三、油霧潤滑早在20世紀30年代，油霧潤滑就已在歐洲出現(xiàn)，到了 5

3、0年代才傳到了美 國。在油霧潤滑中，油霧是怎樣形成的呢？通常是如圖2所示。壓縮空氣通過進氣口進入閥體1后，沿噴嘴3的進氣孔進入噴嘴內腔，并從圖2油霧生成原理圖文氏管4噴出進入霧化室5,這時，真空室2內產生負壓，并使?jié)櫥徒洖V油器 8和噴油管7進入真空室2,然后滴入文氏管4中，油滴被氣流噴碎成不均勻的 油粒，再從噴霧罩6的排霧孔進入貯油器9的上部，大的油粒在重力作用下落回 到貯油器9下部的油中，只有小于3m的微粒留在氣體中形成油霧，隨壓縮空 氣經管道輸送到潤滑點。為了將潤滑油輸送到摩擦點，首先要在一個潤滑油霧化裝置中將潤滑油霧 化得非常細小。霧化后的潤滑油微粒的表面張力大于潤滑油微粒的吸引力。結

4、果， 使得精細地霧化的潤滑油處在一種接近于氣態(tài)的狀態(tài)。霧化的潤滑油能夠在這種 狀態(tài)下由霧化裝置經過分配器輸送到各個摩擦點去。但由于油霧在進入潤滑點后 不能產生潤滑所需的油膜，因此要根據(jù)不同的工況，在潤滑點安裝相應的凝縮嘴， 使得油霧通過凝縮嘴后形成滴狀的油粒。油霧潤滑裝置不可能將霧化的潤滑油完全恢復成滴狀的油粒，早期的油霧 潤滑裝置，只有6075%的油滴到達潤滑點，剩余的潤滑油則以霧狀進入大氣中， 后來經過改進后，潤滑油的利用率可達90%，但仍有少量的潤滑油以霧狀進入大 氣中，使環(huán)境受到污染。此外，油霧只能以較小的速度輸送，因為油霧只有在層 流狀況下才能保持穩(wěn)定。如果是紊流狀態(tài)，潤滑油的微粒就

5、會因相互碰撞而聚集 在一起，結合成較大的潤滑油油滴，以致重又恢復到液體狀態(tài)。在這種液體狀態(tài) 下潤滑油就會流回到容器中去。由于油霧的壓力很低，為了克服油霧流動時的阻 力，所以必須采用截面積相對較大的管道。這一點也是眾所周知的，就是潤滑介質是在紊流的空氣流中輸送給潤滑點 的。然而，采用這種方法時，在將滴狀的、通過空氣流帶入的潤滑介質分配到各 個潤滑點的過程中就會出現(xiàn)問題。在分叉點，重力會起作用，使得較大部分的潤 滑油油滴沉積到分配器最下面的底部。這樣一來，潤滑油的分布就與位置有關了。 曾經有人做過這樣的試驗，將帶有運動部件的分配器投入使用。但是這些試驗沒 有得出實際的結果。后來又有人提出這樣的建議

6、，就是在分配器中產生特殊的空 氣渦流。但是因為潤滑介質的粘度在一個相當大的范圍內波動，所以這一建議最 終也是一無所成?？紤]到潤滑油由于它們的粘度各不相同而無法對它們進行流體 力學的計算，而且空氣量和潤滑油量之比也是根據(jù)需要各不相同的，以致安裝位 置起著相當重要的作用。結果，在采用由紊流的空氣流帶入的油氣混合物進行潤 滑的情況下，通常都要針對每一個摩擦點根據(jù)空氣流量的大小專門配給潤滑油量。圖3油霧與壓縮空氣混合在油霧潤滑管道中（見右圖3），油已成霧狀并和壓縮空氣融合在一起，油 和氣在管道中的輸送速度是一樣的，因此，從潤滑部位排出的空氣中含有油的微 小顆粒，會對環(huán)境造成污染并嚴重危害人體健康。雖然

7、油霧潤滑具有良好的潤滑效果、耗油量較小、有較好的散熱作用，能提 高滾動軸承的極限轉速，但與油氣潤滑相比就相形見細。油霧必須用大口徑的管 道輸送，一般為2 1/2”，而且輸送距離通常為30米，最大也不能超過80米；油 霧量的調節(jié)也很困難，而且油的粘度變化對油的霧化能力影響較大，因此必須嚴 格控制油溫。在油霧潤滑排出的氣體中，含有部分懸浮的微小油粒，對人體的健 康有害，因此對于大量采用油霧潤滑的場所，還必須增設通風設施。四、油氣潤滑油氣潤滑，在學術界被稱為“氣液兩相流體冷卻潤滑技術”。在給油氣潤滑 下定義以前，讓我們先來了解一下油氣潤滑的工作原理。如上圖所示，根據(jù)整個被潤滑設備的需油量和事先設定的

8、工作程序接通油 泵(1)，該油泵可以是氣動泵，也可以是齒輪泵。潤滑油經遞進式分配器(2)精 確計量和分配后被輸送到與壓縮空氣網絡相連接的油氣混合塊(3)中，并在油氣 混合塊中與壓縮空氣混合形成油氣流進入油氣管道，壓縮空氣經過壓縮空氣處理 裝置(4)進行處理。在油氣管道中，由于壓縮空氣的作用，使?jié)櫥脱刂艿纼?壁波浪形地向前移動，并逐漸形成一層薄薄的連續(xù)油膜。經油氣混合塊混合而形成的油氣流通過油氣分配器的分配，最后以一股極其 精細的連續(xù)油滴流噴射到潤滑點。油氣分配器可實現(xiàn)油氣流的多級分配。由于進 入了軸承內部的壓縮空氣的作用，既使?jié)櫥课坏玫搅死鋮s，又由于潤滑部位保 持著一定的正壓，使外界的臟

9、物和水不能侵入，起到了良好的密封作用。至此，可以試著給油氣潤滑下一個定義：潤滑劑在壓縮空氣的作用下沿著管 壁波浪形地向前移動，并以與壓縮空氣分離的連續(xù)精細油滴流噴射到潤滑點。在油氣潤滑管道中，壓縮空氣是潤滑油的輸送載體。如上圖所示，連續(xù)流動的壓 縮空氣在管道中間以每秒50-80米的速度向前高速流動，在某些特殊場合，油 氣的噴射速度可高達150-200m/s。在壓縮空氣的作用下，潤滑油以油膜形式粘附 在管壁四周，并以每秒2-5厘米的速度緩慢向前移動，在行將到達管道出口時， 油膜變得越來越薄，且連成一片，最后以極其精細的連續(xù)油滴流噴射到潤滑點。 2-5厘米這個數(shù)字也不是絕對的，因為在實踐中我發(fā)現(xiàn)油

10、的速度受諸多因素的 影響，比如空氣速度和潤滑油的粘度。但是它至少說明了一個問題，那就是與空 氣速度相比，潤滑油在油氣管道中移動的速度非常緩慢。由于油和氣的速度大相 徑庭，所以，油和氣不是融合在一起的，從油氣管道出來的油氣是分離的，這也 是為什么油氣潤滑不會污染環(huán)境的原因。在管道始端在帝a末an油氣管道中的油膜狀態(tài)如上圖所示，油氣管道內油膜的始末狀態(tài)。當油氣混合物進入油氣管道時，由于 壓縮空氣的作用，起初，潤滑油是以較大的顆粒粘附在管道內壁四周（見圖a）, 當壓縮空氣快速向前運動時，油滴也隨之向前移動，并逐漸被壓縮空氣吹散、變 小和變得越來越扁平。在行將到達管道末端時，原先是間斷地粘附在管壁四周

11、的 油滴已連成一片，形成了連續(xù)油膜（見圖b）,被壓縮空氣以精細的油滴噴入潤 滑點。由于連續(xù)油膜的形成要有一個過程，因此油氣管道的長度不能小于0.5米。五、油霧潤滑和油氣潤滑的比較序號比較項目油氣潤滑油霧潤滑1適用場合適用于高溫、重載、高速或極低速對在重載和高速的場合，潤滑效以及軸承座有水和臟物侵入的場 合。果欠佳。2公稱壓力空氣壓力0.16MPa3空氣壓力0.3 0.7MPa0.25 0.5MPa4功率0.2KW2.5KW5油速和氣速的關系油速25cm/s氣速：5080m/s油速=氣速，油霧：36m/s6耗氣量1.5Nm3/h/point耗氣量=油霧量，663 m3/h7耗油量（以外徑500，

12、寬度 350的四列圓錐滾 子軸承為例）Q=0.00005XDXB ml/hQ=0.00005X 500 X 350=8.75ml/hQ=0.0005XDXB ml/hQ=0.0005 X 500 X 350=87.5ml/h8適用介質任何粘度的機械油以及半流動干油（可 以使用含有固體成分的添加劑）粘度01000cSt的機械油（不能使用 含有固體成分的添加劑，如石墨、鋁 粉和二硫化鉬）9主管道外徑9 10, p 14, p 18G2 1/2”（p 82）10輸送距離W100m （理論上無限制）最佳W30m11潤滑油利用率100%被利用只有5%10%的可見油流變成油霧輸出12潤滑油的加熱不需要為了

13、使?jié)櫥鸵嘴F化，尤其是高粘度 的油，需要對潤滑油加熱。13空氣加熱不需要對空氣加熱能降低潤滑油的粘度，使 油更易霧化。提高氣溫雖然能增加油 霧中潤滑油的含量，但因為在各個具 體的油霧潤滑系統(tǒng)中，所采用的油品 的粘度、油加熱的溫度、空氣預熱溫 度、空氣的流量和壓力等參數(shù)都已經 確定了，如這時要改變預熱空氣的溫 度，必將引起其它參數(shù)的變化，需要重新調節(jié)。空氣加熱器在冬季或環(huán)境 溫度較低時，以及輸送管道較長的情 況下使用，可以防止油霧發(fā)生凝聚。14油的霧化和凝縮嘴不需要潤滑油必須通過油霧發(fā)生器被壓縮空 氣霧化。但是從油霧發(fā)生器送往摩擦 副的干燥油霧還不能產生潤滑所需要 的油膜，必須根據(jù)不同的工作條件

14、， 在潤滑點安裝相應的凝縮嘴。凝縮嘴 的作用是當油霧通過凝縮嘴的細長小 孔時，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 方面 高速通過的油霧與孔壁發(fā)生強烈的摩 擦，破壞了油霧粒子的表面張力，油 霧結合成較大的油粒被噴到摩擦表 面，形成濕潤的油膜。15潤滑油的分配通過Jetsplit油氣分配器能把 經遞進式分配器精確計量和分 配的潤滑油經過與壓縮空氣混合 后形成的油氣流進行準確的按需 分配沒有油霧分配器，僅僅是從主管 道上引出了支管道至潤滑點，因 此無法實現(xiàn)對潤滑油的準確的按 需分配。16監(jiān)控手段能對壓縮空氣壓力，供油系統(tǒng)（氣動泵 和遞進式分配器）、油位，必要時可對 油氣流進行監(jiān)視

15、。能對壓縮空氣壓力、油霧壓力、 空氣預熱溫度、油溫和油位進行 監(jiān)視。17密封性能在軸承座內可形成0.020.03MPa的 過壓，阻止外界的水、臟物等侵入軸承 座，密封性能良好。由于油霧的壓力低，因此在軸承座內 形成的過壓極其微弱，密封性能一般。18冷卻性能極其微量的潤滑不會產生多余的熱量， 壓縮空氣能使軸承更好地散熱，有利于 軸承的冷卻。耗油量是油氣潤滑的10倍，過量 的潤滑會產生多余的熱量，不利 于軸承的冷卻。19系統(tǒng)配管管道可任意布置（1）為了保證管道的暢通和供給穩(wěn) 定的油霧量，主管道應向著油霧潤滑 裝置方向傾斜。傾斜度越大越好，直 至垂直。這是因為油霧微粒在管道內 隨氣流運動時相互撞擊或

16、撞到管壁 上，形成大的油滴，由于油滴重量大 不能保持懸浮狀態(tài)而聚集在管內底 部。因此，管道傾斜可將聚集的油返 流回油箱。主管道傾斜的坡度應N 5%；（2）支管道應從主管道的上方或水 平方向引出，不能從下方引出；（3）支管道的傾斜方向可向主管道， 也可向潤滑點，支管道傾斜的坡度應 N5%；（4）所有管道都不能出現(xiàn)下凹部分， 以防止冷凝油積存而堵塞管道；（5）盡量避免用直角彎頭，以減少 阻力。20對環(huán)境的影響油氣分離，油不被霧化，不污染環(huán)境。在排出的壓縮空氣中含有少量的懸浮 油粒，污染環(huán)境，對操作人員的健康 不利。六、應用油氣潤滑在鏈條上的應用在機械傳動中鏈條傳動是廣泛存在的一種方式，可是在多數(shù)情

17、況下，許多 公司忽略了鏈條潤滑的重要性。因此，縮短了工業(yè)鏈條的壽命已及提高了更換整 組鏈條的頻率，從而增加了維護成本。目前多數(shù)鏈條是由高粘度的潤滑油或潤滑 脂黏附鏈條表面。雖然可以對鏈齒和鏈表面起到潤滑的作用，但幾乎無法滲透到 鏈銷、軸襯和滾筒。多數(shù)鏈條的故障都是由以下因素造成的：當鏈條內部沒有充分潤滑，就產生磨損和腐蝕，并導致鏈條松動或扭結。當鏈條高速運行時，因為離心力會摔落附在表面的潤滑劑，而無法對鏈條起到潤滑保護的作用。當鏈條在多粉塵和潮濕的環(huán)境下運行時，粉塵和水分可能會進入鏈條內 部，導致磨損和腐蝕。為了更好的保護鏈條的使用，就需要選擇更好的潤滑方式鏈條油氣潤滑裝 置在提高鏈條的潤滑效

18、果和壽命方面的作用就毋庸置疑了，自從鏈條油氣潤滑技 術在歐洲開始應用起，統(tǒng)計數(shù)字表明有一個意外的收獲鏈條更換頻率大大降 低。綜合以上事實，可以確定地說，對使用鏈條油氣潤滑是一舉兩得，不僅節(jié)約 了維護費用，同時也降低了鏈條的損壞和更換頻率，其所帶來的效益遠遠高于采 用傳統(tǒng)的涂抹油脂的潤滑方式，因此采用鏈條油氣潤滑裝置無疑是最經濟的解決 方案。鏈條油氣潤滑裝置是一種消耗型的集中油氣潤滑系統(tǒng)，在潤滑方式上，采 用油氣混合成兩相流噴射方式，自動向鏈條提供油氣混合分配器噴射的微量精細 潤滑油(1.8mm40.6mm)，由于潤滑劑的給定量很小且專門噴射到鏈條上， 潤滑油能更很好的滲透到鏈銷、軸襯和滾筒，是

19、一種經濟、可靠的潤滑模式。潤 滑劑的給定也通常是鏈條在運行中間歇性供給的，由氣動脈沖發(fā)生器控制時間間 隔來實現(xiàn)。油氣潤滑在鋸床上的應用鋸床下料在工業(yè)中廣泛應用，而鋸床常常采用的卻是傳統(tǒng)的乳化液大量澆注 到原材料和鋸條之間，從而起到潤滑和冷卻的作用，但是此種潤滑液需要一套完 整可靠的過濾系統(tǒng)，這就是鋸床本身的成本增加，長時間使用的乳化液更換后需 要進行處理，這也增加了使用者的成本。油霧潤滑在磨煤機組上的應用某廠大型磨煤機組、催化裂化裝置16臺機泵潤滑油系統(tǒng)進行改造，成功應 用油霧潤滑技術，取得了明顯的節(jié)能效果。經過半年的工業(yè)應用后，現(xiàn)潤滑油用 量降低丁 80%，不但使機泵達到了最佳潤滑效果，降低了設備故障率，而且軸承 使用壽命比以前延長了 36倍，為裝置安全平穩(wěn)生產提供了可靠保證。據(jù)專家介紹，油霧潤滑技術改變了傳統(tǒng)的機泵潤滑形式，采用間歇飽和濕 霧態(tài)方式送油，利用裝置內的凈化風將油霧發(fā)生器內的潤滑油充分霧化，周期性 地噴射壓縮空氣至軸承處，使液體的潤滑油變成氣態(tài)的油霧注入到各個潤滑點對 機泵軸承進行潤滑，形成薄油膜，使機泵軸承潤滑上傳統(tǒng)的“油浸式”人工潤滑 改為“強制式”機械自動化潤滑。而且氣液兩相的油霧既能起到潤