馮智海
（七o四研究所，上海 200031）
摘 要：針對柴油發電機軸（zhóu）承潤滑係統體積大、可靠性差的狀況，提出采用柴油機（jī）油代替（tì）汽輪機油潤滑的方法，並分（fèn）析（xī）了影響（xiǎng）軸承潤滑的（de）主要因素，在此基礎上確定潤滑軸承的柴油機油的溫度控製範（fàn）圍。試驗結果（guǒ）表明，采用柴油機油代替汽輪機油潤滑（huá）軸承是切實可行（háng）的。
關鍵詞：柴（chái）油發電機；軸承潤滑；改進
1 引言
滑動軸承具有（yǒu）噪聲小，摩擦損失少，壽命長的優點。目前（qián），大功率（lǜ）電機多采用滑動軸承。滑動軸（zhóu）承有以下幾種潤滑方式：固體潤滑、氣（qì）體潤（rùn）滑、自潤滑及強迫潤滑。目前，大（dà）功率的發電機軸承主要采用強迫潤滑方式。本文研究的大功（gōng）率柴油發電（diàn）機同樣采用強迫潤滑方式，但原潤滑係統附件多、體積（jī）大、可靠性較差，本文提出采用柴油機油（yóu）代替汽輪（lún）機油潤滑的方式，並（bìng）分（fèn）析（xī）說明油的黏度是影響潤滑的（de）主要因素，在此基礎上得出在45~55℃下采用柴（chái）油潤（rùn）滑是完全可能的，Z後通過試驗驗證結論。
2 原潤（rùn）滑係統（tǒng）組成及缺點
本文研究的電機為大功（gōng）率柴油發（fā）電機，軸（zhóu）承的潤滑油主要（yào）采用汽輪機油，因而電（diàn）機需配備稀油站，為軸承提供（gòng）潤滑冷卻油。為完成此功（gōng）能，電機需增加（jiā）兩個附件：稀油站和控製櫃（guì）。稀油（yóu）站為電機提供軸承（chéng）所需（xū）的汽輪機（jī）油，控製（zhì）櫃完成油從油箱抽（chōu）出進入軸承的電氣控製過（guò）程。圖1為某船（chuán）用電（diàn）機的油路（lù）係統圖。油通（tōng）過油泵從油箱中抽（chōu）出，通（tōng）過過濾器過（guò）濾，再（zài）通過（guò）冷卻器冷卻，由電機的兩個軸承的進油口進入軸承，對（duì）軸承進行潤滑及冷卻（què）後，吸收熱量的高溫油（yóu）再（zài）流回油箱進行下一循環。由於采（cǎi）用稀油站及控製櫃，整個係統存在以下（xià）缺點（diǎn）：整個電機的質量增加，3000kW的電機重量約增加1000kg；電機的可靠度降低，由於（yú）電控櫃內（nèi）有幾十個元件，整（zhěng）個係統的零部件增加，其中任何一個元件失效（xiào）都影響電機的可靠（kào）度；占用空間增大（dà）。因而有必（bì）要采取措（cuò）施精簡潤滑係統。參照汽輪發電機工作時軸承冷卻油由汽（qì）輪機油箱提供，回油直接流回油箱，考慮能否采（cǎi）用相同的結構用柴油機油對軸承直接冷卻。這就有必（bì）要研究（jiū）影響軸承（chéng）潤滑的主要（yào）因素。
3 軸承潤滑研究及潤滑係統（tǒng）方式改進
軸承在運轉過程中，由於（yú）存在負荷及摩擦，軸承運轉會產生（shēng）的一定損耗，損耗的計算公式如（rú）下：
式中：υ為軸承的轉速（sù）；μ為摩擦係數；F為軸承負（fù）荷。
對正常運轉的軸承，在軸承的（de）上下軸瓦及軸間應有足夠厚度（dù）的油膜，使上下軸瓦與（yǔ）軸分開，降低摩（mó）擦損耗。因此，軸承需（xū）要（yào）一定量（liàng）的潤（rùn）滑油。所需潤滑油的供量為：
式中：b為軸承承載區寬度；h0為軸承所需的Z小粘膜厚度。
式中（zhōng）：ψ為（wéi）相對間隙；s為軸承Z小間（jiān）隙；d為軸（zhóu）承直徑。
對於采用油冷卻的軸承，需增大油的供量，多餘的油沿軸瓦兩邊的凹槽流（liú）過軸承表麵。帶走摩擦產生的熱量。冷卻油的供量（liàng）為：
式中（zhōng）：θ2為軸承出油（yóu）溫度；θ1為軸承進油（yóu）溫度。
選用潤滑油時，要求（qiú）有（yǒu）一（yī）定的承載能力，軸（zhóu）承承載能力係數（shù）：
式（shì）中：η為動力黏度（dù）。
由式（1）、（2）和（3）看出，對於一定轉（zhuǎn）速的軸承，摩擦係數L是影響供油的主要因素。油黏度越大，摩擦係數越大，損耗也越大，軸承所需的油量越大。又由公式（4）知油黏度越（yuè）大，所承受的載荷越大。實際上，在完全流體潤滑軸（zhóu）承（chéng）中，潤滑劑是載荷的（de）實際承擔者，動力黏（nián）度η是它的決定作用物質。因此，設計時應當保證合適的油黏度範圍。使在此範圍內油有足夠（gòu）的承載能力且損耗較（jiào）小。因為油的黏度（dù）隨溫（wēn）度變化的關係很（hěn）大，與壓（yā）力關係卻很小，因此計算時可忽略壓力對（duì）黏度的影響。
上麵（miàn）分析得出（chū），油的黏（nián）度是影響軸承工作的主要因素。油的黏度主要受溫度（dù）的影響，因此，對於已有（yǒu）的以汽輪機油（yóu）潤滑冷卻的軸承，由於其它參數已（yǐ）確（què）定，隻要選擇合適的溫度範圍，使得在此範圍內柴油機油的黏度與汽輪機油的黏度相同，即（jí）可滿足軸承正常工作的（de）需（xū）要（yào）。另外製造公司一（yī）般（bān）用（yòng）運動黏度T標誌（zhì）油的特征，本文以油的運動黏（nián）度作分析。
式中：ρ為油的密度，一般為900kg/m3。
汽（qì）輪機油與柴油機油的黏度隨溫（wēn）度變化曲線如圖（tú）2所示。一般軸承都選定合適的工作（zuò）溫度範圍，使在此範圍內軸承損耗小（xiǎo），且能夠承受足夠的負荷。采用汽輪機油潤滑時軸承的適宜工作溫度（dù）範（fàn）圍30~45℃，對應的運動粘度為13918~44mm2/s。要達到此（cǐ）黏度，柴油機油（yóu）需工作在43~61℃。由此得出，隻要（yào）控製柴油的溫度在43~61℃，軸承潤滑（huá）係統能正常工作。因而，係統可簡化為圖3所示結構，電機不必自帶稀油站，僅（jǐn）需在柴油機油（yóu）箱旁加小型冷卻器，油溫過高（gāo）時通過冷卻器冷卻。潤（rùn）滑油由柴油機油（yóu）箱提供，直接由軸承進油口進入，出油（yóu）流回到油（yóu）箱。為保證（zhèng）可靠工作，通過計算，控製柴油（yóu）機油的溫（wēn）度在45~55℃之間。
4 試驗結果
試驗（yàn）采用對比的（de）方式，先采（cǎi）用L-68汽輪機油對軸承潤滑，油進口流（liú）量為6L/min，壓強（qiáng）為0.15MPa。測（cè）量軸（zhóu）承的進出口油溫及軸承軸瓦（wǎ）溫度；再換CD40柴油機油，在同樣的條件下測試。
試驗結果見表1。
結果表明，采用CD40柴油（yóu）機（jī）油後（hòu）軸承能正常運轉。軸承的軸瓦材料為錫（xī）銻（tī）合金，承受的Z高工作溫（wēn）度為（wéi）90~100℃，采用CD40柴（chái）油機油滿足要求。試驗完畢後，對（duì）軸承軸瓦檢查，軸瓦表麵正常，無損傷及灼傷。
5 結論
分析及試驗結果表明，采用柴油機油代（dài）替汽輪機油潤滑軸承是完全可能的，這為（wéi）簡化電機潤滑係統，提高電機工作壽命（mìng）提供了一條（tiáo）有效途徑（jìng）。
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