第四章润滑系统和集中润滑系统的设计计算第一节稀油集中润滑系统一、概述随着生产的发展，机械化、自动化程度不断提高，润滑技术也同样由简单到复杂，不断更新发展，形成了目前集中润滑系统。
集中润滑系统具有明显的优点，因为压力供油有足够的供油量，因此可保证数量众多、分布较广的润滑点及时得到润滑，同时将摩擦副产生的摩擦热带走；随着油的流动和循环将摩擦表面的金属磨粒等机械杂质带走并冲洗干净，达到润滑良好、减轻摩擦、降低磨损和减少易损件的消耗、减少功率消耗、延长设备使用寿命的目的。
1、润滑系统控制在整个润滑系统中，安装了各种润滑设备及装置，各种控制装置和仪表，以调节和控制润滑系统中的流量、压力、温度、杂质滤清等，使设备润滑更为合理。
为了使整个系统的工作安全可靠，应有以下的自动控制和信号装置。
1）．主机启动控制在主机启动前必须先开动润滑油泵，向主机供油。
当油压正常后才能启动主机。
一般常采用在压油管路上安装油压继电器，控制主机操作的电气回路。
2）．自动启动油泵在润滑系统中，如果系统油压下降到低于工作压力(0.05MPa)，这时备用油泵启动，并在启动的同时发出示警信号，红灯亮、电笛鸣，3）．强迫停止主机运行当备用油泵启动后，如果系统油压仍继续下降(低于工作压力)(0.08~1.2MPa)、则油泵自动停止运行并发出信号；强迫主机也停止运行，同时发出事故警报信号，红灯亮、电笛鸣。
4）．高压信号当系统的工作压力超过正常的工作压力0.05MPa时，就要发出高压信号，绿灯亮、电笛鸣。
值班人员应立即检查并消除故障。
启动备用油泵、强迫主机停转等，常采用电接触压力计及压力继电器来进行控制。
5）．油箱的油位控制油箱的油位控制常采用液位控制器。
当油箱油位面不断地下降，降到最低允许油位时，液位控制器触点闭合，发出低液位示警信号，红灯亮、电笛鸣，同时强迫油泵和主机停止运行。
当油箱油位面不断升高(可能是水或其他介质进入油箱内)，达到最高油液位面时，则发出高液位示警信号，红灯亮、电笛鸣，应立即检查，采取措施，消除故障。
6）．油箱加热控制在寒冷地区或冬季作业时．应加热油箱中的润滑油，润滑油温度一般维持在40℃左右，以保持油的流动性，否则整个系统的控制因温度低、油的黏度增加而发生困难。
7）．系统自动测温装置系统中有关部位的温度在运行中都要进行定时测量，以便掌握运行情况。
8）．过滤器自动启动当油流进出过滤器的压差大于0.05--0.06MPa时，表明过滤器被阻塞。
应自动启动过滤器，以清除过滤器内滤筒周围的杂质。
二、回转活塞泵供油的集中循环润滑系统1．系统的组成回转活塞泵供油的集中循环润滑系统由以下设备组成：油箱、回转活塞泵装置、圆盘式过滤器、列管式油冷却器、空气筒、放泄阀等。
该系统使用如下测量计器：压力计、差式压力汁、电接触压力计、水银温度计、电阻温度计、电桥温度计、蒸汽加热油时用的温度调节器、液位控制器、油标等。
此外，还有各种不同用途的阀类——安全阀、截止阀、单向阀或逆止阀，油流指示装置——给油指示器、油流指示器等，油、风、蒸汽、水等管道、接头、阀门压力箱等，如图4--1所示。
2．回转活塞泵润滑系统的工作如图4—1所示，当电动机3启动时，带动工作油泵4，从油箱内将油吸出，图4-1 带回转活塞泵的循环润滑系统图经单向阀6送入圆盘式过滤器8中(通过圆盘式过滤器将油中的机械杂质清除)，过滤后清净的油沿输油管流人冷却器15，在冷却器15中冷却后．沿输油管道被压送到所润滑的机构摩擦副上(如齿轮副、轴承副等)。
油流润滑摩擦副后，流入回油管，并按一定的坡度自行返回油箱。
当周围空气温度很高时，或者是经常处于高温条件下工作的机构才需要连续冷却。
在正常温度下(20~25℃)，润滑油沿着设于冷却器旁的绕行管道，绕过(不经过)冷却器，直接流向润滑点。
为了消除回转活塞泵压油时流量的不均匀性(或流量脉动)，在油泵压油管路上装有空气筒(补偿器)，空气筒的上部充满了与润滑系统油路压力相适应的压缩空气。
在系统工作时，压缩空气由车间压缩空气的网路供给，这样在空气筒的上部就形成了具有一定压力的空气垫。
当油泵向系统供油时，压缩空气调到适当的压力。
在入口阀门关闭后，由于泵的流量不均匀，空气筒中的油面将在一定范围内被动。
为了检查油面的变化，在空气筒上安装了油面指示计。
为了测量压力的变化，在空气筒上端安装了压力计。
第二节稀油集中润滑系统的设计计算一、稀油集中润滑系统设计计算的任务和步骤集中润滑系统的设计计算的任务是根据矿山或冶金设备生产的工艺要求，设计和确定合理的集中润滑系统(包括润滑系统的型式、采用的润滑设备——组成系统的各种润滑元件及装置的性能、规格、大小、数量，系统中各管路的直径大小与合理的布置等)，使组成润滑系统中的各种润滑元件及装置能相互平衡、相互适应或相互匹配，以满足生产的要求。
由于润滑系统的各种设备及元件己由国家专业部门负责设计、制造并成批生产，其性能规格已经系列化和标准化了，所以设计计算也就是对标准的润滑设备及元件作相应的比较，合理地选择、配套，装配出适合该机组(如轧钢设备)需要的润滑系统。
稀油集中润滑系统的设计计算步骤是：1) 围绕润滑系统的设计要求，了解对所要润滑的机组(或机械设备)的概况；2) 搜集润滑系统设计和计算时的必要参数和有关资料；3) 确定润滑方案；4) 根据润滑方案确定机组各机构运动副的摩擦损失功率，计算出所需润滑油的总消耗量；5) 选定集中润滑系统的型式和数量；6) 选定并计算润滑系统各项设备及元件的型式、规格、数量；7) 选定管道尺寸，画出管路布置简图，验算管路液压损失：8) 写出设计报告和计算书，根据设计计算书中提供的数据资料绘制润滑系统及管路布置详图；9) 对全部设计计算进行总结。
二、稀油集中润滑系统设计计算步骤1．围绕润滑系统设计要求，了解需要润滑机组的概况首先，应了解生产工艺对机械设备提出的要求，并应注意生产中各机组、机构运动副的特点：包括有多少润滑点(即所需润滑的部位)、运动性质、受载情况、工作速度、环境及温度等；采用哪些润滑方法给油较为合适；对采用同一品种润滑油，工作性质相似的润滑点，应尽量地放在一个系统中。
另外，目前尚存在的薄弱环节也要有所了解，做到全面分析。
2．收集润滑系统设计计算的必要参数，确定润滑系统方案1）设计时所必须的参数有：（1）几何参数，如润滑点最高、最低、最远的位置尺寸、范围、各摩擦副有关的尺寸等；（2）速度参数，最高速度，最高转速等；运动性质：变速运动、匀速运动、间歇运动、连续运动、摆动、可逆运动等；（3）力能参数，传递功率、最大受载及负荷特性等；最高最低工作温度范围、系统的流量、压力等要求。
2）确定润滑系统方案在实际调查研究的基础上，应考虑选用几个什么样的润滑油站。
这些油站是放在同一个地下油库内，还是分别放在不同的几个地下油库内；也可以按具体情况装在所润滑机组附近的地坑内。
根据所用润滑油牌号不同，可以分别采用不同的润滑油站及系统。
例如电动机轴承比较精密、重要、处于高转速下，采用高质量的汽轮机油，并设专门的油站；根据机组不同布置，距离远近不同，工况性质不同，则应将距离相近，工况相似设备的润滑尽量纳入同一个润滑系统。
在全面考虑反复比较的基础上(有时也可以同时考虑设计出几种可行的方案，并进行分析、比较)，最后才能确定润滑系统的较好或最佳方案。
3．计算润滑机组消耗的功率及润滑油的消耗量根据初拟的润滑系统方案，计算润滑机组各运动副(包括齿轮副，蜗杆蜗轮副、滑动或滚动轴承副、平面运动副等)工作时克服摩擦所消耗的功率，计算出总效率，以便进一步计算润滑油的总消耗量。
1)计算摩擦消耗的功率和机械传动效率我们计算运动副在传递动力时应考虑摩擦而消耗的功率。
如齿轮、蜗轮啮合摩擦损失，轴承摩擦损失，飞溅搅动的损失。
也就是说，机械传递动力时，输入的功率不能全部输出，其中一部分用于克服运动副的摩擦阻力而做功。
即：[输入功率]－[输出功率]＝[摩擦功率] (2—1) 摩擦消耗的摩擦功率称为机械传递过程中的“功率损失”或“摩擦功率损失”简称“摩擦损失”，也可以按效率来计算：η==输入的功率输出的功率机械传动效率 (2—2) 式中 η——传递的效率。
η值越大即趋近于1，则传递的效率越高。
说明由于摩擦阻力等种种原因消耗的无用功或功率损失少。
由于摩擦所消耗的功率变成了热能散发出来，使摩擦副的温度上升，发热。
这些热量一部分由各运动零件及其相邻的零、部件吸收，并又不断地散发到外界大气中。
其余热量则来不及排散转移，越积越多，使摩擦副及其相邻的零、部件继续升温发热。
而集中润滑的目的之一就是用循环润滑油液，经过摩擦副的间隙，把润滑点处产生的这类热量及时带走，以实现机械摩擦副的散热、冷却。
因此，计算润滑油消耗量的思路是根据热量平衡的原则，求出各种摩擦副的传递效率，并换算成热量。
再算出为了吸收这些热量，达到冷却或热平衡稳定运转所需润滑油的消耗量。
计算机械传递效率如下：321ηηηη⋅⋅= （2—3）式中 1η——齿轮啮合或蜗杆传动的效率；2η——齿轮或蜗杆传动时的滑动轴承或滚动轴承的传递效率； 3η——齿轮或蜗杆传动(在封闭式箱体内)时，由于润滑油飞溅和搅动损耗的效率；η——总的传动效率。
关于传动效率计算的公式与方法，可参阅有关工程手册。
2）计算所产生的热量求出总效率η后，可换算出齿轮副、蜗杆蜗轮副、轴承副、飞溅与搅动等全部克服摩擦而消耗功率所产生的热量为：kJ/min 18.454.10kJ/h 18.4632，）（１－，）（１－ＮＮT ηη⨯=⨯=(2-4) 式中 η—总传递效率；Ｎ—机械传动输入的功率，W 。
当输入功率以马力为单位时的热功当量系数为632。
输入功率N 以千瓦为单位的热功当量系数为860。
3）计算散发的热量在这同时，齿轮或蜗杆蜗轮传动的壳体(变速箱)表面排散到周围空气中的热量为：min /kJ )(60kS 18.4h /kJ )(18.421210t t S t t k T -=-=， （2-6） 式中 k —传热系数，k=7.5~15 （kcal/（m2.h. ℃））1t —润滑油的温度，℃；2t —周围空气的温度，℃S —传动装置散热的计算面积，m 2；215.0S S S +=式中 S 1—为内壁面被油浸着，而外面又被自然循环的空气所冷却的箱壳表面积，m 2；S 2—为S 1计算表面的补强筋和凸出的表面，以及装在金属底座或机械框架上的箱壳底面积，m 2。
4）计算润滑油的消耗量在齿轮或蜗杆蜗轮传动时产生的全部热量，除被箱体散发后的热量外，其余的热量都由循环润滑油带出，润滑油的消耗量应该是：L/min 10，tK C T T Q ∆-=γ （2—7） C —润滑油的比热容，C ＝0.4×4.18—0.5×4.18 kJ/kg ℃γ—润滑油的密度t ∆—润滑油的温升，t1—循环润滑油吸收了热量后的回油温度，℃；t2—循环润滑油进入润滑部位时的温度，℃；k1-循环润滑油在啮合处不能全部利用的系数，k1=0.5-0.8若为多级齿轮传动，效率计算应按每级分别计算后相乘，来求得多级传动的效率。
