作者：張鬆 韓曉紅
（濟南二機床集團（tuán）有限公司）
1 前言
近幾年來，隨著（zhe）刀具（jù）材料和自動化技（jì）術的發展，在許多工程領域，以（yǐ）滾動軸承為支承的（de）主軸和軸的旋（xuán）轉速度不斷提高，甚至超過了滾動軸承樣本給定的極限值（zhí）。目前（qián），中型數控機床和加工（gōng）中心的主（zhǔ）軸Z高轉速已（yǐ）達到（dào）10000r/min左（zuǒ）右，而（ér）FIDIA仿形加工係統（tǒng）的主軸轉速已達到100000r/min。內圓磨床為達到足夠的磨削速（sù）度，磨削小孔（kǒng）的砂輪已高（gāo）達240000r/min。不僅對軸承的（de）設計（jì）和製造提（tí）出了更高的（de）要求，並且對潤滑係統的研製提（tí）出了特殊要求。
圖1 雙列圓柱滾子（zǐ）軸承的摩擦力矩、溫升與供油量之（zhī）間的（de）關係
滾動（dòng）軸承潤滑目的是減少軸承內（nèi）部摩擦及磨損，防（fáng）止燒粘，延長疲勞壽命，排出摩擦熱，冷卻。傳統的滾動軸承潤滑方法，如：油（yóu）浴潤滑法、油杯潤（rùn）滑法、飛（fēi）濺潤滑法、循環（huán）潤滑法和油霧潤滑法（fǎ）等均已不能滿足高速主軸軸承對潤滑的要求。這是因為高速主軸軸承不（bú）僅對油的粘度有嚴格要求，而（ér）且對供油量也有著嚴格要求。FAG公司通過大量實（shí）驗數據建立了雙列圓柱滾子軸承的摩擦力矩、溫升與供油（yóu）量之間的關係曲線（圖1）。該曲線（xiàn）很好（hǎo）地表達了Z小摩擦力矩、Z低溫升與Z少供油（yóu）量之間的關係（xì），即為了取得Z佳潤滑效果，供油量過多或過少都是有害的。而前5種潤滑方法（fǎ）均（jun1）無法（fǎ）準確地控製供油量多少，僅適用於中、低速滾動軸承潤滑，而油霧潤（rùn）滑係（xì）統也很難可靠地向各個軸承（chéng）供應油量幾（jǐ）乎恒定（dìng）不變的潤滑油，使各個摩擦點的油量多少（shǎo）始終處於（yú）一種波動狀態，時多時少，不利於主軸（zhóu）軸承轉速的提高和壽命的提高。而新近發展起來的（de）油-氣集中潤滑（huá）係統則（zé）可以精（jīng）確地控製各個摩擦點的（de）潤滑油量，可靠性（xìng）極高，因而可在高速主軸軸承領域應用（yòng）。
2 油-氣集中潤滑（huá）係統的（de）工（gōng）作原理
圖2 油-氣集中潤滑係統原理圖
1.浮動開關；2.油箱；3.變量柱塞泵+分配器；4.混合閥；5.噴嘴；6.壓力開關（guān）（空氣）；7.壓力（lì）控製閥（fá）；8.壓縮（suō）空氣入口（kǒu）；9.方向閥
油-氣集中潤滑係統是Z近發展起來的一種所需油量Z少的新技術，被稱為理性潤滑方（fāng）法，確（què）保潤滑的高效性及降低磨損，尤其適用於高速（sù）旋轉的（de）滾動軸（zhóu）承，可應（yīng）用於機床製造（zào）業（yè）、紡織機械製造業等行業。油-氣集中潤滑係統工作原理如圖2所示，每（měi）隔一定時間（1～60min）由定量柱塞泵（bèng）分配器定量輸出的微（wēi）量潤滑油（0.01～0.06mL）與壓縮空氣管道中（zhōng）的壓縮空氣（壓力為0.3～0.5MPa，流量為20～50L/min）混和後，經內徑2～4mm的尼龍管以及安裝在（zài）軸承近處的噴嘴（zuǐ）進入軸承內，停留在摩擦點處。
3 油-氣集中潤滑係統的技術要求（qiú）
油-氣集中潤滑係統是將具有一定壓力的壓（yā）縮空氣和潤滑（huá）油混合後，形成條紋狀油液微滴，進入軸承內部摩擦點處，因而對潤滑油和壓縮空氣均有一（yī）定技術要（yào）求。
3.1潤滑油的技術要求
選擇潤滑油時，要確保油膜不能太厚。其原因在於（yú）：當油膜（mó）很薄時，油的（de）粘度增大未必會相應地增大摩擦力矩。所以（yǐ），在相同使用條件下，要選擇比樣（yàng）本提供的參考粘度值大（dà）5～10倍的潤（rùn）滑油（yóu），以確保有良好的粘度和潤滑（huá）性能。ISOVG32～ISOVG100導軌油是（shì）很適合的；在重載條件下還可選用耐高壓（yā）含有添加劑的油。應（yīng）避免使（shǐ）用粘度在ISOVG22以下的潤滑油。
禁止使用含有二硫化鉬添加劑（jì）的潤滑油，因為這種潤滑油中的二硫化鉬會停留在噴嘴內孔處，從（cóng）而阻塞噴嘴；此外，二硫化鉬的噴鍍作用也會增大軸承粗糙度，加（jiā）劇磨損。
3.2壓縮空氣的技術要求
圖3
力F=2000N；潤（rùn）滑油粘度v=32mm/s（t=40℃）
壓縮空氣必須幹燥（zào），且過濾精度不大於µm，如果條件許可（kě）的話，可以配置一個具有自動排水功能的常規水分幹燥器將水分分離出（chū）來。
為了準確無（wú）誤地傳送潤滑油（yóu），內徑為f2～4mm的（de）管子裏空氣總（zǒng）流量大致為20～50L/min。空氣壓力（lì）必須與（yǔ）流量、管路長度、管路內徑（jìng）、軸承的內壓力損失相匹配。
對於技術參數一定的油-氣集中潤滑（huá）係統而言，改變潤滑周期和空氣是允許的。為了（le）克服軸承內部（bù）的背壓，進入軸承內部的壓縮空氣必須具備一定壓力（0.3～0.5MPa）。一（yī）般而言（yán），軸承入口處壓力（lì）不應低於0.15～0.2MPa。
4 軸承潤（rùn）滑油量計算（suàn）及供油方式設（shè）計
4.1軸承潤滑油量計（jì）算
滾動軸承潤滑所需的油量在很大程度（dù）上取決於軸承類型、供油係統設計、潤滑油類型等因素。很難給（gěi）出一個適合任何情況，具有廣泛適用性的簡單明了的公式。具有油（yóu）液（yè）自動傳輸功能的軸承(如角接觸球軸承)所需（xū）油量大（dà）於不具有油液自動傳輸功能的軸承(如雙列（liè）圓柱滾子軸（zhóu）承)所需油量。尤其當速度性係數(n.dm)值較大時，其差異更明顯(圖3)。通過大量實驗，供油量Q的粗略計算公式（shì）如下：
圖4 供（gòng）油方式
Q=WdB
式中（zhōng） Q——供油量，mm3/h
W——係（xì）數，0.01mm/h
d——軸承內徑，mm
B——軸承寬度（dù），mm
然而，實際供油量還要在此數值基礎上擴大4～20倍。為了獲得Z佳潤滑效果（guǒ），還（hái）需通過實驗來修正供油量多少（shǎo）。
4.2供油方式設計
對於高（gāo）速旋轉的軸承，為了（le）可靠地將潤滑油送入軸承內部，應十分重（chóng）視供油方式（如噴嘴形式、安裝位置等）的設計。軸承潤滑方（fāng）式完全取決於軸承類型和配置方式（圖4a）。對單列軸承而言，Z佳潤滑方式為從一邊進入軸承內部。噴嘴孔應與內環齊平，不能指向保持架。尤其當軸承自身（shēn）吸排油方向不易確定時（如角接觸球軸承），潤滑（huá）油必須按上述方向進入軸承內部。若條件許可（kě），潤滑油Z好經過一個特製噴管後再進入軸承內部。噴管長度取（qǔ）決於軸承大小，直徑為（wéi）0.5～1.0mm。也允許把潤滑油送到軸承外（wài）圈處（圖4b）。在這種情（qíng）況下，要注意察看潤滑油是否進入了鋼（gāng）球與外（wài）圈（quān）之間形成的壓力區域。對雙列軸（zhóu）承而言，潤滑油必須（xū）從與外圈滾道邊齊平的地方噴入軸承內（nèi）部，以對軸承充分（fèn）潤滑。
當軸承外徑（jìng）介於150～280mm時，需要再增加（jiā）一個噴嘴。
此外，為了防止在（zài）軸承底部形成油（yóu）渣（zhā）沉澱，需（xū）要（yào）安（ān）裝一個泄油管，其（qí）長度大於5mm。
為了滿足現代機床高速（sù）主軸對潤滑係（xì）統的要求，對油-氣集中潤滑係統的各個參數（shù）還要作進一步詳細而精確的研究。這是（shì）因為：潤滑油類型、潤滑方法、潤滑量以及軸承類型、軸承配置等因（yīn）素（sù）均對軸承轉速提高有著決定作用。
來源：《製造技術與機床》 2000年04期
