油膜轴承润滑说明

总第１５３期　２０１５年第１期　山曲冶金　ＳＨＡＮＸＩ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｔｏｔａｌ　１５３　Ｎｏ．１。２０１５　生ｊ｜　践・点　技术　

浅析重载油膜轴承的润滑理论　

王家益　

（上海交通大学，上海２０００３０）　

摘要：从重栽油膜轴承弹流特性的理论计算、重栽油膜轴承弹流特性的实际测定入手，重点介绍了重载条件　下的油膜轴承的润滑理论，并给出了主要受力元件弹性变形的计算公式。　关键词：油膜轴承弹流润滑重载　中图分类号：ＴＨ１３３．３１＋４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—１１５２（２０１５）０１—００５３—０２　

油膜轴承，通常又叫液体摩擦轴承，是一种加工　精度、表面粗糙度以及各种相关参数（黏度等）都相　

互匹配的滑动轴承，在工作时通过轴颈与衬套之间　

形成一个完整的压力油膜，使轴颈与衬套脱离接触，　避免干摩擦，形成纯液体摩擦。　

一般按照润滑理论的分类可以将油膜轴承分为　静压油膜轴承、动压油膜轴承及静一动压油膜轴承　

三种，其中又以动压油膜轴承应用最为广泛，它的工　作原理基于流体的动压原理，即旋转的轴不断地把　

具有一定黏度的润滑油带入收敛的楔形间隙，由于　

润滑油在被轴卷入收敛间隙的过程中受到压迫，就　产生了反抗力，这个反抗力，就是流体的动压力。如　

果在载荷方向的动压力之和能够与外界载荷平衡　

时，就会形成一个油膜。　１重载油膜轴承的润滑理论——－ｊ单流润滑理论　弹流润滑理论是相对于刚流润滑理论而言的，　

刚流润滑理论下的受力元件被认为是刚性的，不会　因发生变形而影响流体的性能，而在重载情况下，油　

膜轴承的平均比压非常大，一般平均比压会达到　

１．５、２．０　ｋＮ／ｅｍ２；而且在动压油膜形成后，压力分布　与赫兹接触时的应力分布情况相比，受载区域要大　

些，应力峰值要小些，因此由于流体动压力分布不均　匀，致使峰值压力要比平均比压高出好几倍，这样的　

峰值压力可高达１５　ｋＮ／ｃｍ２（按刚性理论计算）［　。在　如此高的压力下，很显然受力元件是不可能不变形　的；同时，润滑油的黏度也发生变化，油膜的刚度等　性能必然改变。总的来说，在刚流理论的基础上，考　

收稿日期：!""#$"%$!"作者简介：阴昊明（&’%#(），男，研究向为机械设计。第!%卷)增刊太原科技大学学报*+,-!%!""#年’月./01234/56378032027*91:768/5:;792;932<6!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!9;=2/4/>8:?@-!""#文章编号：&#%A$!"B%（!""#）:"(""#!("!油膜轴承的使用与维护阴昊明（太原重工油膜轴承分公司，太原"A""!C）))摘)要：文章分别对油膜轴承润滑系统典型结构、现场使用及维修、维护等几方面的注意事项作了简要介绍。关键词：油膜轴承；使用；维护；润滑系统；参数监测中图分类号：6=&AADA))文献标识码："""""""""""""3

))现代大型板带材连轧机，轧制速度快、轧制压力大、轧制精度、自动化程度高。油膜轴承，作为轧机上的重要部件，直接影响着轧机的运行质量与轧制精度。对油膜轴承进行合理的使用、维护，不但可以延长油膜轴承使用寿命，并且可以保持较高运行精度。下面就与油膜轴承工作相关的几个方面进行介绍、分析。&)润滑系统&D&)动压油膜轴承润滑系统动压油膜轴承是利用锥套和衬套之间的间隙形成合理的油楔进行工作的。当锥套与轧辊一起转动时，具有一定粘度的润滑油不断被卷吸入锥套和衬套之间的楔性间隙内，形成油膜，承受轧机载荷。润滑系统配置方面，应保证以下几点。（&）必须配备两个独立的油箱，一个工作，另一个备用，两油箱交替使用。油箱容积应远远大于泵的流量，一般为系统流量的C"$B"倍。油箱内加热装置与温控装置应能自动控制油箱内油温，以满足油膜轴承进油温度和备用油箱内润滑油加热后过滤需要。油位需要经常保持在油箱高度的!EA以上。油箱外应装有液位指示器，以便随时观察液体高度。（!）配备两台容积相同的定量泵。一台工作，一台备用，两泵交替使用。当备用泵启动时，需报警。（A）在油泵和系统压力控制阀之间装有主过滤器，连轧机每个机架还需配置一台机架过滤器。当过滤器压差达到规定值（大于"-BFGEHI!）时，发出警报，表明网栅堵塞，此时必须将过滤器切换。（C）为保证油膜轴承的进油口温度，除了控制油箱润滑油的温度外，还必须设置专门的冷却装置。冷却器一般安装在系统调节阀与压力罐间的管路上。（B）为确保油膜轴承得到足够的供油量，保证润滑系统的供油压力，在油冷却器后的主供油管路必须配置压力罐。作用一是消除泵输出油产生的脉动与震动，作用二是在泵或润滑系统发生故障后的一段时间维持轧机工作。一般来讲，在停机前有足够的时间撤出轧机上的轧料。作用三是利用压力罐中压缩气体的压力在主泵压力下降时自动启动备用泵。压力罐内应有油位计、报警开关等。（#）油膜轴承润滑系统中根据不同需要配置多种仪表和润滑附件。其中应包括压力表、温度计、报警用低压开关、压力开关、过滤器的吹清装置、水分检测报警器、油水分离器等。在进油管与回油管之间的合适位置应安装旁通阀，主要用于轧机开动前对热油进行预循环及为轧辊或滤网更换前对热油进行预循环。此阀在轧机工作后应关闭。（%）连轧机上，每一个机架都要有供油喷嘴。喷嘴和减压阀结合，可提供给轴承一定量的油。没有专业技术人员的认可，不应该拆卸或更换。在没有冲洗轧机前不能安装。（J）进油管路上要安装水分检测器，如果油中进入的水分超过规定量，就发出警报信号，现场就要根据情况采取脱水措施。（!）油进入轴承之前，为确保油质清洁，应在轧机机架旁边的立管内安装过滤器。这种过滤器用"#$目的铜丝网或不锈钢丝网制成的网状过滤器。"%#&静’动压油膜轴承润滑系统对于静’动压油膜轴承，静压供油系统是很关键的。轧制速度低于某一数值时，静压供油系统自动投入工作，此时静压供油压力最高。随着轧制速度的加快，动压承载能力也随之提高，油膜厚度也即增加，恒流量的静压供油系统压力下降。超高压泵装置是整个供油系统的核心部分。根据使用经验，连续工作的超高压泵，大约使用一年后，主要易损件需要更换，泵和系统中的其它元件仍可继续工作。#&油膜轴承的现场使用油膜轴承是很精密的产品，其精度保持及润滑等参数是至关重要的。如果相关参数作了较大变更，则其赖以工作的液体摩擦状态随之改变，即部分发生金属摩擦。这样将会导致油温升高，粘度下降，从而进一步加剧金属摩擦，最后导致轴承失效，轧线停产。#!"&轧制力轧机的轧制力是个变量，轴承的承载能力是定量(如果轧机在升速过程中咬入轧件，这种情况下对轧制压力的承受能力较强。如果轴承低速运行，那么一定要严格按照油膜轴承指导说明书使用，否则，将会对轴承造成损坏。如果轧制种类增加时，要在轧制力范围内编制轧制表。压下量的确定，也要尽量使轧制力均衡。如果在已运行轧机上采用了强化轧制工艺，那务必征求轴承设计单位验算通过后，才可采用。#!#&轧制速度轧制速度由轧制生产与工艺的双重要求来确定的(对于油膜轴承来说，轧速不宜长期超速运转。而对于象热连轧机轴承，也不能低于设计速度太多，也不能长期低速重载运转。当然，也不能在重载条件下启动。另外，在轧机操作过程中还应注意一些常识，例如要实行限速咬入。轧机咬入钢件时，轧机速度应高于某一限定速度。这样有利于油膜的形成。要禁止带钢压下。轧机运行前一定要先启动润滑系统一段时间。时间提前量视环境温度而定。轧机停转后，要继续供油一段时间。这些应由电气控制来实现。)&油膜轴承的维护)!"&对油膜轴承相关参数的监测首先，应对关键承载件锥衬套间隙进行监测。方法主要是通过对润滑油的监测，锥衬套的磨屑的监控。通过测定其成份、体积、数量、形貌等方面，可以对锥衬套的磨损程度有一个较具体的了解。其次，就是对工作区域温度或回油温度的监测。油膜轴承铠装铂电阻可监测工作区域温度。这些参数反应了油膜轴承运行状况。对油膜轴承的温度监控等手段都在不断得到应用和完善。然后，就是对润滑油理化性能的监测。一般包括粘度、酸碱度、添加剂成分等。通过粘度监测，可掌握进水状况。通过分析酸碱度，可以了解润滑油的变质情况。还要对油中杂质进行分析，主要是进入润滑油的水、乳化液、二氧化硅等。另外，对油膜轴承回油量的监测也很重要。正常运转的轴承进油量跟回油量是基本平衡的。若出现回油量与进油量相差较大，则可能发生问题。例如油路堵塞、油路接头拔脱、漏油、压力不够或未启动供油系统等。因为这些原因烧毁轴承的事例国内外皆有。所以，监测回油量是避免事故的手段之一。)!#&定时、适时维修在实际维修时，应把定时、适时维修结合起来，在定时检修过程中，应通过测量主要零件的关键参数，判断其损耗规律。进而确定其维修和更换时间。随着油膜轴承性能的退化，可以通过调整一些参数改善其性能。例如适当增加供油流量，向润滑油中续加添加剂，根据轧机参数与轴承磨损情况进行不同机架间的调用等。当然，采取上述措施须经过严格的理论分析。本文所述仅为油膜轴承轴承使用与维护中的部分现象，在使用过程中应按照油膜轴承操作规程及使用说明书进行操作，更多方法还要靠在使用过程中的细心观察与经验积累。油膜轴承的理论寿命是无限的，但现实使用中却不可能如此。这就要靠广大使用单位工程技术人员与现场操作人员的合理使用与精心维护，才能尽可能的保持其运行精度及延长其使用寿命。)*第#+卷增刊&&&&&&&&&&&&&阴昊明：油膜轴承的使用与维护

油雾润滑

系统介绍 ：

润滑是保证旋转设备正常运行的必要条件，润滑系统是维持机器运转最重要的系统，随着对旋转设备运行性能要求的提高，其润滑油系统的设计、制造、加工以及使用的可靠性也必须与之相适应。油雾润滑技术理论的提出丰富了润滑理论，油雾润滑技术的实践、应用改善了设备润滑的效果。在国内外已经得到广泛的应用，从而被列为润滑系统改造的一项首选技术。

油雾润滑是一种新型的稀油集中润滑方式，已成功地应用于滚动轴承、滑动轴承、齿轮、链轮、涡轮、导轨等各种摩擦副。它以压缩空气为动力，润滑油经过油雾发生器，周期性、脉冲式交替地输送干油雾，并通过凝缩嘴形成饱和湿雾态的油雾，喷射至轴承表面形成润滑油膜。气液两相的油雾既能起到润滑作用，又能带走大量的热量。现代润滑理论认为，轴承处保持适量的新鲜的油膜，才是最佳的润滑方式，降低轴承的温度是延长轴承寿命的主要手段之一。因此，油雾润滑具有润滑效果好，耗油量少，散热性好，能提高滚动轴承极限转速，成本及维修费用低，以及便于集中管理等特点。

此外，油雾润滑系统还具有安全性高，使用寿命长，减员增效，提高企业的设备管理水平等优点。

油雾润滑装置工作原理：

当电磁阀通电接通后，压缩空气（可用仪表净化风）经分水滤气器过滤，进入调压阀减压，使工作压力达到工作气压，经减压后的压缩空气经空气加热器进入油雾发生器，在发生器内高速流动的气流通过产生射流效应的雾化工艺，将油吸入发生器雾化室进行雾化，产生微米级的油雾颗粒组成的油雾流，再通过系统管路、凝缩嘴输送至需要润滑的部位。此油雾因粒径极小，只有1～3μｍ，其特性是不会粘附在管壁上，故称为干油雾；空气管线压力为0.3-0.5MPa，油雾浓度(在标准状况下,每立方米油雾中的含量)在3-12g/m3，油雾在管道中的输送速度为5-7m/s,可以远距离输送；每个受润滑部位均安装有凝缩嘴，干油雾经凝缩后，经过程序控制的固定间隔，从油雾发生系统引入高压空气，将凝缩嘴处积攒下来的液态纯净润滑油喷射至轴承处，此时形成的油雾粒径在100微米左右，具有粘附力，也称为湿油雾。湿油雾能在金属表面形成润滑效果更好的一层油膜，并能精确计量，大大减少了润滑油的消耗量。并且能够克服轴承在高速旋转所形成的气障，同时可以带走摩擦产生热量，使轴承的温度明显降低，从而大大增加了使用寿命。无需对机泵轴承腔重新设计或加工，油雾可以通过原有的轴承注油孔直接喷射到润滑部位，集油管线可以利用轴承腔放油孔。输送油雾流仅需维持很小的正压。油雾的生成由配备微电脑的主机控制，并通过通讯电缆将系统状态远传至操作室进行监控，系统启动后无需人为调整即可达到工艺要求。每台油雾发生装置可为23－100米半径内的润滑点进行润滑，适用介质为粘度值22-680mm2/s的润滑油。

轴承油的用途

轴承油是一种特殊的润滑油，主要用于润滑轴承。它在轴承中起到以下几个重要的作用：

1. 润滑：轴承油的最主要作用是提供润滑，减少轴承摩擦和磨损。当轴承运转时，油膜会形成在轴承和滚动体之间，减少直接金属接触，从而降低摩擦和磨损。

2. 冷却：轴承油具有很好的导热性能，可以吸收和分散轴承产生的热量。这有助于保持轴承在适宜的温度范围内，避免过热，同时延长轴承的使用寿命。

3. 密封：轴承油可以填充轴承和密封间隙，形成密封屏障，防止灰尘、污染物和水分进入轴承内部。这有助于保持轴承的清洁和正常运行。

4. 防锈和防腐：轴承油中通常含有抗氧化剂和防锈剂，可以防止轴承内部金属零件受到氧化和腐蚀。这有助于延长轴承的使用寿命和可靠性。

5. 减震和减噪：轴承油的黏度和润滑性能可以减少轴承运转时的震动和噪音，提供更平稳和安静的运行。

总之，轴承油在轴承中起到润滑、冷却、密封、防锈和减震等重要作用，可以保护轴承并提高其使用寿命和性能。