油(yóu)氣潤滑技術在有色(sè)行業(yè)的應用
2005-02-28
隨(suí)著現代工業(yè)生產朝(cháo)著高速、重載、高效方向的發展,油杯、噴油潤滑、油霧潤滑等傳統的潤滑方式已經不(bú)能(néng)滿足生產(chǎn)需要(yào),油氣潤滑作為一種新型高效(xiào)的潤滑技術脫穎而出,並在其愈來愈廣泛(fàn)的應用中顯示出無比(bǐ)的優越性。油氣是一種“氣液兩相流”,所謂“相(xiàng)”,就是指(zhǐ)在異質係統中存(cún)在分界麵的獨立物質,自然界中常(cháng)見的(de)物(wù)質有(yǒu)固、液和氣三相,即固相、液相和氣相(xiàng)。油氣潤(rùn)滑就是將單相流體油和單相流體壓縮(suō)空氣混和(hé)後形成兩相油氣混合流,並利用這種(zhǒng)“氣液兩相流”對運動區域進(jìn)行潤滑與冷卻的一種潤滑方式。 一、油氣潤滑技術(shù)的優點 1、提高軸承承載能(néng)力從潤滑的意義來說,粘度是潤滑劑Z重要的物理性能,它直接影響著在潤滑表麵所形成油膜的厚度。在(zài)重載軸承中,一般都會選擇具有較高運動粘度的潤滑油進(jìn)行潤滑。 油氣潤(rùn)滑對潤滑油粘度的適(shì)應範圍很廣,可以從0.02×10-3mm2/s到0.75×10-3mm2/s。而(ér)以(yǐ)前常用(yòng)的油霧潤滑方式,僅適應(yīng)於(yú)較低粘度(dù)(0.02×10-3mm2/s以下)的潤滑油。 對於另一種常用的潤滑方式油脂潤滑,也許很多人會由於表象而產生誤解,以為油脂是粘度非常(cháng)高的(de)一種潤滑油。其(qí)實,油脂是由基礎(chǔ)油、添加劑以及(jí)增稠劑或皂基所組成(chéng)的固(gù)體或半固(gù)體之稠狀潤滑劑。油脂(zhī)潤滑是依靠油脂(zhī)中所含潤滑油的潤滑性,而增稠劑或皂基則可視為海綿,其(qí)作(zuò)用是將潤滑油吸附住,以利於潤滑油來潤(rùn)滑,並有時起增進(jìn)潤滑性的(de)作(zuò)用。而油脂中(zhōng)潤滑油的粘度,其實大多低於0.15×10-3mm2/s。 另一方麵,我國較早進行氣液兩相流體(tǐ)冷(lěng)卻潤滑技術研(yán)究的哈爾濱工程(chéng)大學(xué)通過實驗(yàn)研究認為,在氣液兩相(xiàng)流中,液體與氣(qì)體牢固(gù)地(dì)形成了氣液“兩相膜”。而氣液“兩相膜”與單相(xiàng)液體膜相比,其粘度又大大提高。 2、提高軸承的運轉(zhuǎn)速度油氣(qì)潤滑可以將合適品種的潤滑油與經過(guò)過濾的壓縮空氣所(suǒ)組成的“氣液兩相流”以較(jiào)高的速度噴射到潤(rùn)滑區,在高速運(yùn)轉的軸承摩擦(cā)麵能有效形成具有一定承載能力的氣液“兩相(xiàng)膜”,氣液“兩相膜”的(de)形成兼有流體動壓和(hé)流體靜壓(yā)的雙重作用。因此,使摩擦(cā)表麵始終處在良好的工作狀態下,這一點是僅靠流體動壓形成的單相“流體膜”所無法比擬的。由於油氣潤滑的氣(qì)液兩相混合流體中含有大量氣體和少量的潤滑油,因此在高速工作條件下,溫升較低。又由於“氣液兩相流”能夠及時帶走大量的熱(rè)量,所以它還具有良好的冷卻降溫作用。 軸承製造商SKF公司的實驗證明,通過對(duì)軸承進行合適的(de)油氣潤滑,在不(bú)改變任何機(jī)械構造的情況下,單列圓柱滾動軸承能大大提高其極限轉速(sù)。目前公開報道的是ndm值可達到2000000(ndm=軸(zhóu)承轉速(r/min)×軸承直徑(mm))。 因(yīn)此,采用氣液(yè)兩相流體的(de)油氣潤(rùn)滑(huá),比以往任何潤滑方式具有更加寬廣的速度適(shì)應範圍(wéi)。 3、提高軸承對惡劣工(gōng)作環境的適應能力 對(duì)於油氣潤滑來說,潤滑區充滿壓縮空氣,形成(chéng)正壓(0.02~0.08MPa,根(gēn)據密封性能而有所不同),可(kě)以很好地防止灰塵、水、汙物等的(de)浸(jìn)入,起到“密封”的作用,大(dà)大減(jiǎn)少了軸承由於外界汙染而造成的損壞,因此特別適合應用於苛刻的工況條件,軸承(chéng)的工作可(kě)靠性(xìng)得到(dào)顯(xiǎn)著提高。 4、提高軸承的使用壽命軸(zhóu)承采用油氣潤滑(huá),相對於采用其他(tā)潤滑方式,油膜破裂形成幹摩擦的幾率降低,工作時軸(zhóu)承溫升降低,由於外界環境汙染造成的意外損壞幾度降低。普遍情況下軸承壽命大幅(fú)提高(gāo),平均使(shǐ)用期限(xiàn)可以提高(gāo)3~6倍。 5、極大地降低潤(rùn)滑劑的(de)消耗理論(lùn)上,油氣潤(rùn)滑中的潤滑(huá)劑100%被利用,它僅僅用於形成油膜(mó)。 但需(xū)要說明的是,在潤(rùn)滑劑工作的過程中,漸漸地會有物理性能(néng)及化學性(xìng)能的改變,形成所謂(wèi)的“油渣”,因(yīn)此,需要有新的潤滑劑補充進來,而(ér)老的潤滑劑在被利用完後,並不會消失,它會從軸承間隙或者專門設計的收集孔中(zhōng)排出。 軸承製造商SKF公司提供的Z低耗油量公(gōng)式(經驗公式)為: Q=C×D×B式中Q-單個軸所需要的潤滑油量,ml/h; C-係數,對於油氣潤滑,C=0.00003~0.00005;對於油霧潤(rùn)滑,C=0.0005;對於油脂潤滑(huá),C=0.003; D-軸(zhóu)承(chéng)外(wài)徑,mm;B-軸承列寬,mm。根據上述公式可以看出,油氣潤滑是油霧潤滑(huá)用量的1/10,是(shì)油脂潤滑用量的(de)約1/100,故可以極大地(dì)降低潤滑劑的消耗,還可減(jiǎn)少由於潤滑所帶來(lái)的環境汙染。 二(èr)、油氣潤滑在有色行業的應用 在有色金屬行業的各種軋機(jī)上安(ān)裝的工作輥、中間輥和支承輥,其軸承座的特點是負荷(hé)較大(dà),以往這些部位均采用油霧潤滑。隨著軋製裝備的發展,油霧潤滑(huá)越來(lái)越不能勝任(rèn)。 1、由於現在的軋製速度越來越(yuè)快,相應地對軸承潤滑的要求也越來越高,油霧潤滑逐漸顯示出(chū)對高速軸承潤滑的不勝任。 2、由(yóu)於軸承腔內的正壓過小(約0.02MPa),不足(zú)以抵擋工藝軋製油侵入軸承座內部(bù)並危(wēi)害軸承。 3、隨著對產品表麵要求的不斷提高,油霧潤滑產生的大量霧狀油粒不斷汙染產(chǎn)品也越來越不能被(bèi)用戶所容忍。 另采(cǎi)用油霧潤滑(huá)時消耗掉的油中(zhōng)很大一部(bù)分變為對人體(tǐ)有害的極微小的霧狀油粒進入周圍的空(kōng)氣中,成(chéng)為健康的無形殺手。 由於上述因素,使得油霧(wù)潤滑不能適應技術發展的(de)需要,因而油氣潤滑技術便得以迅速在有色行業中推廣應用。 三、油氣潤(rùn)滑實(shí)際效果的驗(yàn)證 根據以往的常識,油氣潤滑供送的(de)極(jí)少(shǎo)量油量(liàng)似不(bú)足以起到良好的潤滑作用(yòng),人們(men)總是習慣上(shàng)認為加大供(gòng)油量的方法可靠,而油氣潤滑的事實證明,這種擔(dān)心是多餘的。根(gēn)據油(yóu)氣潤滑供油量Q、軸承溫度T和摩(mó)擦NR三者之間的關係曲線(見圖1),供油量、軸承溫度和摩擦並不呈正比關係,當供油量增大到一定程度時,軸承溫度(dù)呈下降趨勢,在這條溫度曲線的中部,溫度值Z高,因為此(cǐ)時供油量還(hái)未到足以(yǐ)降低軸承(chéng)的溫度;相反,由於多餘的液體摩擦而產生了熱量。而隨(suí)著供油量的增大(dà),軸承摩擦亦增大,而兩(liǎng)條(tiáo)曲線的Z低點恰(qià)好是供油量Z小的時候,這也是油氣潤滑的Z佳區域。因此,油氣潤滑用Z小的供油(yóu)量卻(què)能達到降低軸承溫度和減少軸承摩擦的良好效果。 針對這個課題,我們與上海歐(ōu)騰工程技術公司的技術(shù)人員專門在雲南新美鋁業的合卷機組油氣潤(rùn)滑係統(tǒng)上對部分軸承進(jìn)行了實驗,目(mù)的是驗證在微量供油條件下,軸承是否處於(yú)良好的工(gōng)作狀況(kuàng)。實驗利用測量(liàng)軸承的實際溫升數值作為軸承運轉狀況的判斷(duàn)指標,每隔10~20min利(lì)用便攜式測溫儀(yí)對在線運轉(zhuǎn)的軸承之軸承座某個固定點進行溫度(dù)記錄。被測試(shì)軸承(chéng)參數(shù)為:95/145×24,實際(jì)數據(jù)采集時,其轉速為800~2000r/min。 根據軸承製造商SKF公司提供的Z低耗油(yóu)量公(gōng)式(Q=C×D×B),將進(jìn)行測(cè)試的軸承參數代入耗油量(liàng)公式,並(bìng)取C=0.00005,得出Z低工作(zuò)油量Q=0.174mL/h。經過較長時間的統計,得到(dào)一係列的測試數據,取平均值。(見表1) 表1數據表明,測試數(shù)據與圖(tú)1曲線(xiàn)吻(wěn)合,即(jí)供油量達到油氣Z佳區域(yù)時,即使使用很少量的潤滑油,也可以很好地達到降低軸承溫度和減少軸承摩擦的效果。 綜上所述(shù),采用油氣潤滑技術,可以減少耗油量,降低軸承溫度,延(yán)長(zhǎng)軸承(chéng)壽命,同時又不會(huì)汙染環境。由於(yú)具(jù)有(yǒu)控製簡單、適(shì)用範圍廣、技術(shù)先進等各方麵的優勢,油氣潤滑技術會逐步被人們所了解和接受。 四、油氣潤滑技術的Z新研究方向 隨著材料科學的發展,出現了一種(zhǒng)新型潤滑材料—超細金屬粉。Z近,一些技術研究人員將超細金(jīn)屬粉末(mò)分散加入到氣液兩相流中,形成的氣液固三相流體潤滑劑,顯示出(chū)了(le)更為優越(yuè)的潤滑性能。雖然(rán)目前尚未實際推廣使用,但(dàn)可以預見,氣液固三相流體潤滑技術是氣液兩(liǎng)相流體潤滑技術(shù)的進一步發展,有著很好的開發前景。