油气润滑介绍

1、WOERNER油气润滑系统设计详述上海其胜设备配件有限公司2002年8月一 序言西方工业革命造就了现代工业的雏形。随着工业技术的飞速发展，制造厂商对提高生产率和降低制造成本的要求越来越高。因此润滑技术作为有效解决设备磨损故障，延长设备无故障运行时间，大幅度降低设备备品备件消耗量的有效手段，在欧美发达工业国家得以迅速发展。在二十世纪前叶，先后出现了单线式润滑系统，双线式润滑系统，递进式润滑系统等不同工作原理的干油、稀油集中润滑系统。涌现出包括德国WOERNER公司等一批专业设计制造润滑元件和研究适应各行各业主机设备特点的润滑系统的专业厂家。油气润滑最初出现在十九世纪末期，当时正值瓦特发明蒸汽机不

2、久，蒸汽机被迅速应用到各种场合。但是因为在活塞和缸体之间存在蒸汽等因素，严重影响蒸汽机的使用寿命。因此有人想到在输入气缸的蒸汽中加入少量润滑油，依靠高速蒸汽将润滑油输送到摩擦表面来改善设备的摩擦状况，事实上取得非常满意的效果。这就是最早意义上的油气润滑系统。二十世纪七十年代，国外技术人员在传统的递进式、单线式、双线式润滑系统的基础上改进开发出了油气润滑装置，并将其成功应用到钢铁冶金、造纸和大型压力机行业上。在这以后，人们做出大量的努力来研究油气润滑装置，并在混合块结构、油路控制、过滤精度等方面取得长足进步，使油气润滑技术成为一项成熟的润滑技术。由于油气润滑在其原理上的固有优势，已经在冶金行业等

3、诸多领域有逐步取代原有的传统干油和稀油润滑系统的趋势。二 油气润滑的原理如上所述，油气润滑是基于利用气流将润滑剂输送到润滑点处的技术。与以往的油雾润滑所不同的是：油气润滑是利用润滑剂在管路中的“附壁效应”；我们知道润滑剂是有粘度的，当气流以一定的速度在管路中流动时，润滑剂下层附着在管壁上，上层被气流吹动向前输送，因此，滴状润滑剂就会被吹成线状油流向前输送。经过一段距离的管路输送后，间断供应的润滑剂就会形成连续的油流进入润滑点，对润滑点形成连续润滑。从油气混合块到润滑点的管路距离最短为500mm，最长可达100米。三 油气润滑的优点1先进润滑理念 极高润滑效率油气润滑基于以下原理：在润滑过程中，

4、润滑油的用量其实并不是越多越好。以轴承的润滑为例：如右图所示，润滑效果实际上存在一个临界点，当给油量增大到一定程度时，大量的润滑油带走轴承产生的热量，因此轴承的温度就会呈现下降趋势；这正是传统润滑方式中我们所希望看到的良好的润滑效果。在这条曲线的中部，温度值是最高的，因为此时给油量还没有达到足以带走轴承产生的热量的地步而润滑剂本身也会发热的缘故。油气润滑系统是利用了上图中两条曲线的最低点区域，也就是给油量最小的地方，一方面此时的给油量可以满足润滑点的润滑需要，足以在摩擦表面形成润滑油膜；图中可见只要极少量的润滑油就可以使润滑点处于温度和摩擦最小的状态。因此实现润滑剂的100被利用，效率极高。由

5、于油气润滑系统采用先进的润滑理念，使被润滑的轴承的工作环境从以下几个方面得到明显改善：11由于油气润滑系统给每一个轴承的润滑剂保持在最低水平，因此消除润滑剂本身的摩擦发热；12油气润滑系统有压缩空气在轴承座内部形成正压，防止周围环境中的灰尘、氧化铁皮、水蒸气等不利于轴承润滑的杂质进入轴承座，保持轴承的清洁；客观上起到气封的作用。13压缩空气同时可以将轴承自身摩擦产生的细微金属微粒迅速清理干净；14压缩空气的比热小，并且是连续送入轴承座，可以明显降低轴承温度；2大幅降低设备的运行和维护费用对于冶金设备轴承润滑系统而言，传统做法大多数是采用干油润滑的工作方式，由于润滑管路长，周围环境温度很高，因此

6、一般都选用进口的40Mpa干油泵组进行润滑脂的泵送工作；否则极易发生润滑管路内部干油干结堵塞现象。在正常生产过程中，为保证轴承的充分润滑，一般都选用耐热、耐水性能优良的润滑脂，才能够保证轴承避免温度、水流及蒸汽的侵害。但是大多数情况下，正常的润滑脂消耗是一项庞大的开销，而且轴承会由于润滑不良造成直接以及间接的经济损失。采用油气润滑系统后，润滑剂消耗量大幅下降，并且无需采用昂贵的专用润滑脂。设备更换辊组之后需要对大量的轴承以及轴承座进行检查、清洗、维护等保养工作。对于采用干油润滑系统的情况，清洗和维护数以百计的轴承和轴承座需要耗费大量的人力资源。而对于采用油气润滑系统的设备维护人员来说，这一时间

7、可以被大大缩短。有的生产线有大量的冷却水，采用干油润滑时，冷却水冲刷干油并将大量的废油带入废水回收区，在清理污油的过程中也需要投入一定的时间和经费来完成。而采用油气润滑时，由于现场非常清洁，可以节省这一部分费用。3系统结构简单可靠 便于实现技术改造WOERNER油气润滑系统采用单线式润滑系统作为油分配系统，其工作原理简单，配管简洁明了，动作稳定可靠。单线式油气润滑系统的管路系统同以往的双线式干油润滑系统的管路系统相比是最相近的。我们知道，油气润滑系统技术对于设备应用的成熟和推广在我国是最近几年之间的事。以往的设备都是采用双线式干油润滑系统的。由于设备内部管路纵横，错综复杂。因此，即便用户已经接

8、受了油气润滑的理念，想对已有的干油系统进行技术改造，也往往会由于更换管路系统的工作量过大而打消念头。但单线润滑系统的管路系统以及油气混合块的安装配管方式都和双线式系统是一样的。因此在用户进行技术改造的时候可以大大减少客户停机时间，为客户节约大量成本。另外，WOERNER公司的VOE型油气混合块为全封闭结构，没有任何运动元件裸露在外，因此当安装在设备旁时，处于如此恶劣的工作环境之下，其全封闭的结构可以最大限度避免氧化铁皮、粉尘、水蒸气、冷却水等杂质的侵入造成油气混合块内部动作元件的失效。四 WOERNER油气润滑系统选型方法：我们知道，一套完整的油气润滑系统事实上是由两部分构成的，即定量的润滑剂

9、供给分配系统和压缩空气供给系统。其中，定量润滑剂分配系统是为摩擦副提供稳定、可靠、清洁的润滑剂的来源。如何合理地根据机器摩擦副的种类、分布形式、摩擦副数量等参数进行润滑系统设计，确定控制方式，是润滑系统设计者首先需要考虑的问题。然后再根据摩擦副的类型，确定压缩空气系统的规格、形式以及管路系统的详细设计。就可以确定出符合不同工作环境要求的油气润滑系统。一般根据润滑剂分配系统的工作原理可以将油气润滑系统分为以下几种：稀油分配系统压缩空气供给装置油气润滑系统双线式稀油系统双线式油气润滑系统单线式稀油系统单线式油气润滑系统递进式稀油系统递进式油气润滑系统多点式稀油系统多点式油气润滑系统WOERNER公

10、司在油气润滑系统以及元件上进行过充分的试验以及大量的实例应用。开发出了全系列的油气润滑系统以及元件。可以根据系统所润滑点的多少以及分布情况来选用不同形式的油气润滑方式以达到最合理最经济的润滑方式。在上表中列出的油气润滑系统中，除了双线式油气润滑系统因为考虑到系统配管方式太复杂，需要配置三条管路（两条供油管路以及一条压缩空气管路，因此一般不推荐用户采用。其余三种单线式油气润滑系统、递进式油气润滑系统以及多点式油气润滑系统我们都可以根据主机的具体情况进行设计。在这里简单介绍WOERNER公司的多点式油气润滑系统和单线式油气润滑系统以及其常用的范围。具体的产品详细情况敬请参阅WOERNER油气产品样

11、本。1. GOI-A型微型油气润滑装置：（12点）属于多点式油气润滑系统，该装置工作原理是采用电磁铁驱动给油柱塞往复运动将定量的润滑油打入常通的压缩空气中。电磁铁的动作频率由电控系统预先设定。给油点数有1点和2点两种选择；在仅仅需要对有1个轴承或两个轴承的高速电机轴进行油气润滑时，GOI-A装置无疑是最简单，最经济的选择。2. GOF-E型微型油气润滑装置：（48点）属于多点式油气润滑系统，GOF-E型微型油气润滑装置主要适用于单机上润滑点数少于8个点的情况下选用。该装置实际上是将气动泵装置、油气混合块以及电控装置集于一体的装置。采用二位三通电磁阀控制气动泵柱塞的往复运动，从而将定量的润滑油打

12、入常通的压缩空气中实现油气润滑。二位三通电磁阀的通断由本身自带的时间控制器进行控制。有4点、6点和8点三种选择。3. GEB系列单线润滑泵装置VOE型油气混合块：（1030点）是基于单线润滑系统而构成的，因此对于单机上润滑点比较集中的情况下，选择GEB型微型单线润滑泵装置作为压力油站，VOE-B型油气混合块作为油气分配和混合装置的方案无疑是最经济简便的选择。GEB泵装置自带电控，可以进行给油时间控制和压力控制以及液位报警功能。而VOE型油气混合块可以和泵装置安装在一块固定板上，也可以安装在机体上由配管实现压力油和压缩空气供应；随心所欲实现设计意图。需要注意的是在选择油箱容积时注意核算一次加油可

13、以保证的工作时间。（GEB系列单线润滑泵装置详细资料请参阅WOERNER产品样本稀油分册第141154页）4. 单线式泵站装置中间配管系统电控系统：（30点数百点）属于单线式油气润滑系统，这种系统几乎可以满足绝大多数情况下的油气润滑需要。在设计时需要计算所有润滑点的耗油量，然后根据压力和流量的限制选择合适的泵装置以及管路系统。如果润滑点距离过远或过多，有时候采用两套油气系统反而比采用一套油气系统还要简便经济。下面我们所介绍的油气润滑系统设计就是以一套为设备配套的单线油气润滑系统为例子。五WOERNER油气润滑系统计算方法：对于设计一套油气润滑系统来说，一般按照以下步骤进行设计计算：第一步：确定

14、所有轴承需油量；目前看来，油气润滑对于各种结构形式的滚动轴承的润滑效果是非常良好的。因此在这里我们主要对滚动轴承的油气润滑系统给油量进行讨论。我们知道，在机械设计中，滚动轴承的选用与轴承所受的载荷有直接的关系，因此，我们只要对轴承的结构和规格进行分析就可以满足机械对润滑的需求。如下表所示：轴承类型单个滚动体油量LE每件轴承油量LE轴承类型单个滚动体油量LE每件轴承油量LE 1xd1/251xd1/251.5xd1/251.5xd1/251xd1/252xd1/251.5xd1/253xd1/251xd1/251xd1/251.5xd1/253xd1/251xd1/252xd1/252xd1/2

15、52xd1/25在使用该表进行轴承需油量计算时要注意：1. 计算是以轴承滚动体处直径进行计算的；2. 计算单位为毫米（mm）；3. 求出每件轴承的LE值后，每LE对应需油量为0.10.2ml/小时；针对一般工况下的轴承而言应选取0.1ml/h；4. 对于高速转动的轴承，每LE对应需油量为0.010.02ml/小时；所谓高速转动轴承，其定义是按照轴径线速度即DN值来区分，当DN值大于125，000时，可以视为高速转动。（其中D为轴径，单位是毫米mm；N为轴承转速，单位是每分钟转速rpm）；举例：安泰科技工程部六辊轧机轧辊轴承采用油气润滑时需油量计算：1 工作辊轴承：4列圆柱辊子轴承，内径350m

16、m，转速800rpm； 轴承耗油量为：350÷25×1.5×4×0.1=8.4ml/h2中间辊轴承：4列圆柱辊子轴承：内径350mm，转速700rpm；轴承耗油量为：350÷25×1.5×4×0.1=8.4ml/h3支撑辊轴承：4列圆柱辊子轴承：内径1000，转速250rpm;轴承耗油量为：1000÷25×1.5×4×0.1=24ml/h第二步：根据所有轴承的给油情况，确定每个分配器给油点规格；事实上，这一步也可以看作是确定整个润滑系统的工作制度。我们知道，单线式润滑系统的工

17、作特点是由给油阶段和卸荷阶段构成的。给油时间一般设置在3060秒之间，根据系统润滑点数量的多少不同，在现场通过PLC调节；间隔时间的确定也可以现场通过PLC进行调节，但是要注意的一点是：对于润滑工作而言，最佳的工作制度应该是“少食多餐”制，即每次减少给油量，适当增加给油次数。这一点也同样适用于其他类型的润滑系统。一般间隔时间在12分钟之间。确定好工作循环后，我们可以确定每小时的给油次数，从而确定油气混合块每次给油量的值。第一步计算出的给油量为每小时的给油量，在本系统中我们确定系统1个工作循环周期为95秒；则每小时给油次数为3600/9538次，则给油器规格应该为：1 对于工作辊轴承以及中间辊轴

18、承，每件轴承两点供油，则每点每循环给油量应该为：8.4 ÷2÷38=0.11ml，对应WOERNER样本选取VOE-B/4/2-5/5/5/5/V型油气混合器，一对工作辊，一对中间辊共8件轴承，16个润滑点，因此选取VOE-B/4/2-5/5/5/5/V型油气混合器共计4件。2 对于支撑辊轴承，由于轴承规格较大，因此每件采用4点供油，则每点每循环给油量应该为：24÷4÷380.16ml；对应WOERNER样本选取VOE-B/4/2-6/6/6/6/V型油气混合器，一对支撑辊共4件轴承，16个润滑点，因此选取VOE-B/4/2-6/6/6/6/V型油气混合器共4件。第三步：根据主机轴承分布情况，确定润滑点分组方案；在这一步骤中的轴承分组其实就是确定如何在现场配管中确定分配器的安装情况以及每件分配器的润滑点数量。以便后续设计以及安装阶段工作顺利进行。在这一步中，按照传统的双