润滑体系（精选9篇）
润滑体系 篇1
0 引言
近年来, 纳米材料科学的兴起为纳米润滑技术的发展带来了新的机遇, 纳米材料作为润滑油添加剂的研究已受到广泛关注。有减摩、抗磨和修复功能的新型纳米润滑材料, 是近年来摩擦与润滑领域研究的热点, 也是微纳米材料与润滑剂相结合的切入点。已经发现的纳米金属、纳米氧化物、纳米硫化物、碳纳米管、石墨烯以及纳米磁性颗粒等都能使润滑油的润滑性能大幅提高。其中, 石墨烯由于其优异的物理以及化学性质, 近年来更是成为一大研究热点。
石墨烯是单层碳原子紧密排列而形成的一种碳质新材料, 具有单层二维蜂窝 ( Honey comb) 晶格结构, 是目前世界上公认的最薄的二维材料 ( 厚度只有0.335nm) 。由于呈极薄的片状, 具有优异的性能以及特定的自润滑特性, 有成为分子滚珠 ( 轴) 润滑添加剂的潜力, 石墨烯在流体及固体润滑领域得到了广泛的关注。
因此, 以石墨烯作为润滑添加剂设计新型润滑体系并进行特性研究是一件极具意义的事。由于石墨烯在基础油中的溶解性很差, 因此, 为了便于实验的进行, 在查阅文献后, 本文作者采用十六烷基三甲氧基硅烷改性氧化石墨来进行实验。研究了石墨烯添加浓度对润滑体系摩擦特性的影响并确定最佳添加浓度, 同时尝试解释石墨烯作为润滑添加剂的润滑机理。
1 实验
1.1 十六烷基三甲氧基硅烷改性氧化石墨烯的特性表征
为了表征修饰过的石墨烯的自身结构, 进行了红外光谱表征, 结果如图1 所示。
红外光谱图上出现了两个集中波谷, 即为改性石墨烯的特征官能团, 说明达到了改性的目的。
为了表征改性石墨烯作为添加剂在润滑油中的溶解性, 配备了浓度分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的润滑油, 对此5 组油样及其基础油了进行折射率的测量, 实验结果如图2。
从图2 可以看出, 添加了石墨烯的油样折射率均大于基础油, 并且添加了0.3%石墨烯的润滑油折射率最大, 说明此组润滑油中石墨烯分散得较为致密, 这为后面确定石墨烯作为添加剂的最佳复配比提供了一定的理论依据。
1.2 摩擦学实验
通过四球摩擦实验机对上述5 组润滑油及基础油进行磨斑直径的测量。结果如图3。
从图3 可以看出, 在0.3%的浓度下, 磨斑直径相对较大 (仅次于0.5%浓度下的磨斑直径) , 说明其磨损程度比其他浓度的更严重。为了进一步确定其磨损的具体情况, 通过摩擦磨损实验机, 对基础油和上述5 组润滑油进行了摩擦因数的测量, 结果如图4。
从图4 可以明显地看出:在不添加石墨烯时, 基础油的摩擦因数在前25min内最大;石墨烯质量分数在0.2%~0.3%的润滑油则一直保持着比较低的摩擦因数。
2 实验结论
在基础油中添加石墨烯可以减小润滑体系的摩擦因数。石墨烯添加浓度在0.1%~0.5%范围内, 体系的总体摩擦因数先降低然后增大, 针对本组实验, 最佳的添加浓度为0.3%左右。
3 石墨烯的润滑机理分析
对添加石墨烯的润滑体系摩擦因数改变的解释为:1) 石墨烯添加浓度较小时, 在基础油中分散比较均匀, 能很好地起到“微轴承”的润滑作用, 降低体系的摩擦因数;2) 石墨烯添加浓度过高时, 纳米微粒间容易发生团聚, 形成较大团体, 沉淀堆积在摩擦副表面并且破坏油膜的完整性, 从而增大了体系的摩擦因数。
摘要：有减摩、抗磨和修复功能的新型纳米润滑材料, 是近年来摩擦与润滑领域研究的热点, 也是微纳米材料与润滑剂相结合的切入点。从石墨烯这种碳基纳米材料入手, 研究其作为润滑油添加剂的摩擦学性能。在研究中, 用十六烷基三甲氧基硅烷改性氧化石墨来进行实验。基础油中添加石墨烯的质量分数分别是0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%, 对这5组润滑油以及基础油进行摩擦学实验发现:在不添加石墨烯时, 基础油的摩擦因数要大于其他5组有石墨烯添加剂的润滑油, 而石墨烯质量分数为0.2%和0.3%的润滑油的摩擦因数则一直平稳地保持在比较低的区间。由此得出结论:基础油中添加石墨烯后, 润滑性能得到改善, 且最佳添加浓度为0.3%左右。
关键词：石墨烯,润滑油,摩擦学
参考文献
[1]黄毅, 陈永胜.石墨烯的功能化及其相关应用[J].中国科学 (B辑:化学) , 2009, 39 (9) :887-896.
[2]胡耀娟.石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J].物理化学学报, 2010, 26 (8) :2073-2086.
[3]杨勇辉, 孙红娟, 彭同江.石墨烯的氧化还原法制备及结构表征[J].无机化学学报, 2010, 26 (11) :2083-2090.
[4]张永康.石墨烯的制备及其摩擦学性能研究[D].南京:南京理工大学, 2013.
[5]蒲吉斌, 王立平, 薛群基.石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展[J].摩擦学学报, 2014, 34 (1) :94-112.
[6]乔玉林, 崔庆生, 臧艳, 等.石墨烯油润滑添加剂的减磨抗磨性能[J].装甲兵工程学院学报, 2014, 28 (6) :98-100.
润滑体系 篇2
车间以设备润滑管理定为准则结合车间设备润滑管理细则对车间润滑管理方面进行自查，并积极开展润滑管理知识培训，合理安排润滑计划，现将近期润滑管理工作总结如下：
一、近期润滑管理工作
1、润滑方设备润滑根据设备润滑管理要求的五定、三过滤严格执行，保证设备润滑质量，油库油品定置摆放按照规定执行。
2、加强巡检力度，将主要设备润滑情况作为点检内容进行监测，对润滑情况不到位或润滑不当的设备操作人员进行考核。
3、加强对岗位润滑记录填写的要求，明确加油点数、加油量，保证设备润滑的准确性。
4、由于车间设备润转情况不同，造成了部分同类设备的润滑时间不一致，给润滑工作带来了困难，车间决定通过合理安排润滑计划，近期共完成10台离心泵换油工作，逐步统一同类设备的润滑日期。
5、自动包装线部分转动部件润滑点处于不利加油的位置，车间通过讨论安排：（1）将不利加油处的加油嘴更换成45°或90°加油嘴（2）将不能更换油嘴的地方更换便于加油的润滑油嘴及切除妨碍加油的部位等方法
二、润滑方面的弊端及检修
1、岗位员工对主要设备的润滑周期不是很明了，填写润滑记录存在错误。
2、车间废油及清洗剂存放在室外露天，虽定点摆放，但未有挡雨设施。
3、干燥北套小平皮带轴承座处于地沟内粉尘大，长时间运转，造成轴承 座磨损，影响生产，更换备用小皮带输送机，恢复正常。
4、配料釜减速机是本车间主要设备，由于连续运转，油封出现老化破损 漏油现象，润滑状况不完好，车间决定停配料釜搅拌检修，更换油封，清洗了减速机箱，恢复正常。
三、今后工作打算
1、加强对润滑点数的统计与更新工作，保证润滑点数的准确性。
2、根据点检标准对岗位动设备润滑情况进行检查，尤其是那些处于环境差、位置偏的润滑点要加大监管力度。
3、一如既往的进行设备润滑管理知识培训，并结合实际操作使得润滑管理更上一个台阶。
润滑体系 篇3
曲柄连杆机构是内燃机中最重要且受载荷情况最复杂的组成部分,因此其动力学分析不仅可以对固定件的分析提供精确的边界条件,而且对于后续的整机振动噪声分析和预测具有非常重要的意义。然而传统的多刚/柔体系统动力学分析方法,无法满足当代对激励力精确分析的要求。笔者在研究涉及部件弹性、润滑条件影响的基础上,采用多体系统动力学方法对曲柄连杆机构动力学特性进行了仿真研究,计算出各构件的激励力,为后续进行的振动噪声分析提供有力的数据参考。
1 曲轴系CAD实体建模
内燃机曲柄连杆机构包括活塞组、连杆组和曲轴飞轮组三大部分。活塞组的主要构件包括活塞体、气环、油环、活塞销、卡簧等,连杆组的主要构件包括连杆体、连杆大头、滑动轴承、小头衬套等,曲轴飞轮组的主要构件包括曲轴和飞轮等。
进行内燃机曲柄连杆机构多体系统仿真分析,首先需要利用CAD工具软件Proe建立各构件的三维实体模型,然后根据各构件之间的相互关系进行装配,从而得到整个机构的实体模型。此时所建立的各构件均为刚体模型,利用这些模型可精确计算得到建立曲柄连杆机构运动学所需要的零件质量、质心位置及转动惯量等参数[1]。运用CAD建模软件Proe所建立的柴油机曲轴系实体模型及装配体模型见图1。
2 曲柄连杆机构油膜动力润滑与柔体系统动力学耦合模型建立
在ADAMS中的engine模块中建立耦合模型,需先通过有限元分析软件,如NASTRAN、ABAQUS、I-DEAS或者ADAMS中的AutoFlex模块生成机体、曲轴的柔性体,然后通过engine中自带的液压轴承通过节点把柔性机体、曲轴联连起来,生成耦合模型。采用此种方法来实现耦合模型的建立,具体模型见图2。
在耦合模型中,机体与液压轴承的连接需要三排平行的节点,因此柔性机体主轴承处也需要相应的三排平行的节点,见图3。
液压轴承参数见图4。
3 施加约束和作用力[1]
曲轴系多体系统仿真模型中包含两类边界条件:一类是限制各构件间相对运动关系的运动约束边界条件,一类是内燃机工况边界条件。
3.1 运动约束边界条件
运动约束边界条件,是指对各构件的运动自由度进行限制,使之实现与真实机构完全相同的运动规律而施加的一类约束。主要包括限制活塞只可以沿着缸筒直线运动的移动副、限制曲轴只可以发生绕其轴线旋转的旋转副、连杆大头只可以发生绕曲柄销轴线旋转的旋转副等。
3.2 内燃机工况边界条件
内燃机工况边界条件,是指模拟内燃机实际工作状况的气体压力载荷和曲轴运动转速两种边界条件。例如,前述柴油机在标定工况下的转速为1 300 r/min,缸内气体压力示功图见图5。
在具体施加工况边界条件时,通过修改试验台模板的参数生成新的系统模型。
4 仿真结果分析
某柴油机在标定工况下,曲轴主轴颈载荷仿真结果见图6、见图7。
图6、图7表示了第1主轴承在发动机一个工作循环中的X、Y方向受力情况,图中出现几处峰值,应尽量避免在这些位置布置油槽或油孔。计入油膜影响时的值比不计入油膜影响时均有不同的下降,其载荷变化更加平缓,接近于实际情况,因此考虑油膜润滑是十分必要的。
主轴颈轴心轨迹仿真结果见图8。
由图8可知,第一主轴承在70°、110°处,相对偏心率变化剧烈。在这些区域,轴心作高速向心运动,这会使油楔中出现局部真空,形成气泡,当气泡被挤破时,在瞬间能发出很高的爆破力,并会造成穴蚀,轴承受到破坏。所以要有足够的油膜最小厚度来保证轴承的寿命,并且在开设油槽、油孔时应尽量避开这些点,选择最小油膜厚度偏大的区域。
主轴承最小油膜厚度仿真结果见图9。
由图9可知,第1主轴承最小油膜厚度为0.001 6 mm,奥地利李斯特研究所认为,缸径100～150 mm的高速柴油机,主轴承应考虑各缸同心度问题,hmin约为0.001 2～0.001 4mm[2]。本文用缸径为132 mm,可以看出,最小油膜厚度大于0.001 2～0.001 4 mm,没有发生接触,满足设计要求。
5 结束语
计及部件柔性体和考虑油膜动力润滑后,激励载荷变化更加平缓,更真实地反映了机构工作时的实际状态。因此,耦合了关键部件柔体、动压润滑条件下的多体系统动力学建模与仿真分析的方法,是一条行之有效的技术途径,为进一步深入开展内燃机结构动力学响应分析奠定了基础。
参考文献
[1]张林仙.基于多体系统仿真的内燃机曲柄连杆机构动力学分析[J].装备制造技术,2006,(4):14-16
设备润滑管理标准 篇4
管理分工
1.机动部门
(1)负责设备润滑管理工作的组织领导，配备专人负责日常业务工作，组织编制设备润滑消耗定额，编制设备润滑管理实施细则。并定期检查考核，做到合理节约用油。
(2)监督公司润滑油（脂）的选购、储存、保管、发放、使用、质量检验，鉴定和器具的管理工作。
(3)组织操作人员学习润滑知识，组织交流，推广先进润滑技术和润滑管理经验，不断地提高设备润滑管理水平。
(4)协助中央试验室做好润滑油（脂）的质量检验和鉴定工作，对不合格品提出处理意见。
2.供应部门
(1)根据润滑油消耗定额，组织并审查车间申报的用油（脂）计划，并负责润滑油（脂）采购和供应工作，新购进的油（脂）以产品合格证或入库抽查化验单为依据，进行验收入库，并做好保管和发放工作。(2)负责润滑器具的采购供应工作。
(3)对库存的润滑油（脂）按规定时间（贮存三个月以上），向化验室提出质量化验委托，保管好化验单和有关资料并负责提供油（脂）合格证抄件或质量化验单。对公司甲级、乙级润滑设备应提供优质润滑油。(4)负责对不合格油（脂）的处理工作。(5)负责公司废油回收、加工处理工作。
3.检验部门
(1)负责公司润滑油（脂）的分析、化验，并签署化验报告（包括油品的质量检验；各单位库存油品的委托分析）。
(2)负责油品分析所用设备和材料计划的编制，并按规定报批、采购和使用。.(3)负责油品分析设备检修计划的编制及检修、验收、报废和更新工作。(4)负责油品全部质量管理工作（包括：质量不合格的油品拒付依据的提出，油品标准信息的收集等）。
4.使用部门
(1)制定本部门润滑油（脂）的消耗定额和五定指示表，报机动处审定，总经理批准后执行。
(2)提出本部门年、季、月润滑油（脂）计划，并按规定时间报供应部门。(3)提出润滑方面的改进措施和起草方案，经机动处审查，总经理批准后执行。(4)定期组织操作人员学习润滑管理知识，提高操作人员的润滑管理水平，并定期或不定期检查操作人员对润滑管理规定的执行情况。(5)制定本部门废油回收措施，并认真搞好废油的回收工作。
5.操作人员
(1)按规定进行检查，发现问题及时处理，并做好记录。
(2)妥善保管并认真维护好润滑器具，做到经常检查，定期清洗，并按交接班内容进行交接。
(3)按规定定期补加或更换润滑油（脂）。
※润滑油（脂）储存、保管和发放
1.润滑油库储存3～6个月的用油量，库房要设置在粉尘少的地方，库房内要保持清洁、干燥、通风良好。
2.库房内要设有消防装置和器材及指示标牌。
3.各种储油容器要保持清洁，零部件完整，对容器内的油（脂）要注明名称、代号、入库时间，并做到分类、分组保管。
4.库内要采取通风、保温措施、库内严禁动火或用火加热油罐。
5.润滑油必须经分析化验合格后方可入库，并要妥善保管以防变质，严禁露天堆放和到处存放。
6.润滑油贮存期规定为3个月。超过3个月或油品倒罐时要进行分析检验；对不合格的油品要进行加工处理，待合格后方可使用。7.润滑油品库，应具备下述资料。(1)润滑油品质量指标。(2)设备润滑管理规定。(3)润滑油供应管理制度。
(4)设备润滑油品的消耗定额。(5)油品合格证或化验分析报告单。
8.领取油品时保管人员必须以领用单据核对油品标签，核实无误后方可发放，并付给质量证明抄件。
※器具管理与过滤标准
1.根据各单位用油实际情况，按岗位配齐应发的油具。
2.各种润滑油具应标记清晰，专具专用，定期清洗。油具用过后，放回原处用布盖好。
3.操作岗位的润滑油具，每班配有专人管理，交班时进行交接。
4.在用的器具一定要按规定配有良好的过滤网，并按规定检查清洗。发现缺陷及时处理，设有防尘、防火措施，并有专人维护。
5.各类器具均应放在指定地点，设有防尘、防火措施，并有专人维护。
6.设备上的润滑装置，润滑工艺条件和选用的润滑油（脂）必须符合规定，不得乱用、混用；季节换油时必须将器具或润滑装置清洗干净。7.润滑油的滤网，要符合下列规定：
(1)透平机油、冷冻机油、压缩机油、机械油、车用油所用过滤网，一级过滤网为60目，二级过滤网为80目，三级过滤网为100目，其中冷冻机油需用铜过滤网。
(2)气缸油、齿轮油所用过滤网：一级过滤网为40目，二级过滤为60目，三级过滤网为80目。
(3)汽轮机油或其他粘度相近的油所用过滤网，一级过滤网为40目，二级过滤网为150目，三级过滤网为200目。
(4)特殊用油的过滤，由机动处同使用单位研究确定，并经主管副总批准。
※润滑油的使用
1.设备所用润滑油的规格、数量、润滑点、加油时间及加油周期等，必须严格按规定执行。
2.使用代用油品或变质油品时，必须提前呈报机动处，在呈报时应附该润滑油的化验结果报告单。
3.主要转动设备大中修后，应在开车前两天，对油箱中润滑油进行化验，压缩机油应化验粘度、水分、机械杂质、闪点、酸质等，透平压缩机油应化验抗乳化度、水溶解度、酸值等。
4.大型运转设备在连续运转半年以上时，应对润滑油进行一次化验。如有一项以上指标不合格，应立即换油。
5.不准使用无合格证或无分析化验单的滑润油。
6.发现跑油、漏油时要及时查出原因，立即消除，禁止漏跑油。
7.除加油、换油、清洗油箱外，油箱要处于封闭状态，防止灰尘落入。
蚕丝水基润滑液的润滑性能 篇5
从可持续性发展的角度出发,润滑液应减少对石油的依赖,具有“节能、节材、减排、减振、降噪”等作用,并向生物/生态优异方面发展。水基润滑液来源广泛、价格低廉、储运方便、不燃烧、性能优异、环境友好,加入各种水溶性添加剂后可改善其摩擦学特性[1]。如水溶性纳米富勒烯添加剂能够提高水基润滑液的承载能力、降低磨损量[2],N-油酰基谷氨酸水溶液具有较好的抗磨减摩和抗菌性能[3]。但水溶性添加剂无法提升水基润滑液的润滑性能。润滑性能差仍然是限制水基润滑剂发展的瓶颈,开展高性能、环境友好型水溶性润滑添加剂研究是目前水基润滑领域的研究重点。
蚕丝由丝胶和丝素构成,含有乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸等18种氨基酸,是天然蛋白质聚合物,无毒、无污染、无刺激性、可生物降解,具有良好的生物相容性。目前,蚕丝主要作为天然纺织材料及生物材料,而对其润滑性的研究报道较少。
本工作对生丝(未脱胶的蚕丝)进行分离,制得了丝素粉和丝胶粉,以其为水溶性添加剂,研究了蚕丝组分对其润滑效果的影响,并分析了其摩擦机理。
1 试验
1.1 2种水基润滑液的制备
(1)丝素配制0.2mol/L硼酸硼砂缓冲液(pH=9.0),加热至98～100℃,将生丝浸泡其中,保温45min,生丝与缓冲液的质量比为1:50,以除去丝胶;去离子水洗涤干净;过滤并烘干,研磨成粉末,即得丝素粉;加入蒸馏水配制1 g/L丝素水基润滑液10 mL。
(2)丝胶把生丝切片置于量杯中,恒温水浴箱中加热至100℃,1 h,用离心机在4 000 r/min下进行分离,将丝胶溶液浓缩、干燥,制得丝胶粉末,加入蒸馏水中,超声分散,配制1 g/L丝胶水基润滑液10 mL。
1.2 测试表征
(1)结构形貌采用MFP-3D型原子力显微镜观察丝胶的结构;采用JSM-6360型扫描电镜观察丝素的结构。
(2)摩擦学性能采用往复式UMT-Ⅱ多功能微摩擦仪评价润滑液的摩擦性能:上摩擦副为GCr15钢球,φ4 mm,硬度为HRC 58～62,下摩擦副为聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜,硬度为HRC 23;分别以蒸馏水、丝素及丝胶水基润滑液为润滑剂进行全浸摩擦;室温下,滑动速度设为1～5 mm/s,载荷为0.5～1.0 N,时间5 min。重复3次试验,取其平均值。
(3)流变性能设备采用AR-G2流变仪,将润滑液分别置于锥板夹具和工作台之间,调整间隙为1 000μm;温度为37℃,剪切速率为1～140 s-1,采用分步流动模式,测试黏度与剪切应变及剪切应力与剪切应变的关系。
2 结果与讨论
2.1 丝素和丝胶的结构形貌
图1为生丝及其丝素和丝胶的形貌。由图1可见:生丝脱胶之前,多根丝素被丝胶包裹成一根粗丝,表面粗糙有颗粒状物质,脱胶后分成多根丝素,每根丝素表面光滑;丝胶溶液经浓缩、干燥后,凝结成大小不等的颗粒。
2.2 摩擦学性能
2.2.1 滑动速度对摩擦系数的影响
载荷为0.5 N,3种润滑液中滑动速度与摩擦系数的关系见图2。由图2可以看出,随着滑动速度的增大,3种润滑液中摩擦系数总体呈下降趋势;滑动速度从1 mm/s增大到5 mm/s,蒸馏水中的摩擦系数从最高0.950降至0.665,丝胶中从0.150降至0.083,丝素中从0.198降至0.037。这是由于蒸馏水的表面张力、黏度和黏度系数低,低速时难以形成有效的润滑膜,随着滑动速度增大,有效润滑膜逐渐形成,从而提高了润滑性;加入丝素和丝胶颗粒后,微粒具有较大的比表面积与表面能,低速时微粒间具有强烈聚集性,易形成较大颗粒,微轴承作用效应减弱,高速时大颗粒被分解,微粒被均匀分散在蒸馏水中,减摩性能增强。
2.2.2 载荷对摩擦性能的影响
滑动速度为5 mm/s,3种润滑液中载荷与摩擦系数的关系见图3。从图3可以看出:载荷从0.5 N增大到2.0 N,蒸馏水中的摩擦系数从0.665降至0.364,丝胶中的从0.083增至0.165,丝素中的从0.037增至0.068。随着载荷增大,蒸馏水摩擦系数减小添加了功能微粒后的摩擦系数均随载荷增大而增大,这是由于载荷增大,摩擦头与PDMS薄膜接触区域变形增大,蒸馏水聚集在接触区,润滑膜增厚,润滑性能提高;加入功能微粒后,载荷增大,接触区域功能微粒被压入PDMS薄膜深度增大,微粒的滚动阻力偶增大导致摩擦阻力和摩擦系数逐渐增大。
2.3 流变性能
图4为蒸馏水和2种水基润滑液的流变性能。由图4可见:剪切应力与剪切速率总体呈线性关系,3种介质均表现为牛顿流体;丝素最大黏度在0.002 00 MPa·s,丝胶黏度在0.000 72 MPa·s,蒸馏水黏度稳定在0.000 69 Pa·s。蒸馏水中添加丝素和丝胶后黏度均增大,黏度变化不同是由于微粒结构不同:丝素光滑柔软,主要成分为蛋白质,呈线状结构容易缠绕在一起,随着剪切应变增大不易分解成单个微粒导致黏度较大;丝胶颗粒随着剪切应变增大很容易分解成单个微粒。
3 结论
(1)蒸馏水中添加丝素和丝胶微粒均能提高其润滑性,可使蒸馏水的摩擦系数降低1个数量级,其中丝素的润滑性能优于丝胶。
(2)随着滑动速度增大,蒸馏水及添加丝素和丝胶水基润滑液的摩擦系数均逐渐减小;随载荷的增大,蒸馏水的摩擦系数逐渐减小,添加丝素和丝胶的润滑液摩擦系数均逐渐增大,但远低于蒸馏水。
(3)添加丝素和丝胶的蒸馏水仍为牛顿流体,但黏度均增大。
摘要：水基润滑液是实现绿色制造的有效途径之一,目前对蚕丝的润滑性能研究报道较少。为此,在蒸馏水中加入生丝分离出的丝素和丝胶,制备了2种水基润滑液。采用扫描电镜观察丝素的结构,采用原子力显微镜观察丝胶的结构;采用微摩擦仪评价2种水基润滑液的摩擦学性能,采用流变仪评价其流变性。结果表明:蒸馏水中添加丝素和丝胶颗粒均能提高其润滑性,且丝素的润滑性能优于丝胶;随着载荷增大,蒸馏水摩擦系数逐渐减小,丝素和丝胶水基润滑液摩擦系数均逐渐增大;随着滑动速度增大,3种体系摩擦系数均逐渐减小;蒸馏水中添加丝素和丝胶后仍为牛顿流体,但黏度增大。
关键词：水基润滑液,丝素,丝胶,摩擦性能,流变性能
参考文献
[1]王李波,冯大鹏,刘维民.几种纳米微粒作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响研究[J].摩擦学学报,2005,25(2):107~111.
[2]官文超,卢海峰,黄道华.碳纳米管-聚丙烯酸乙酯复合乳液的制备及其润滑性能研究[J].摩擦学学报,2004,24(4):299~303.
润滑体系 篇6
一、机械强制油润滑轴承的基本原理与应用效果
按结构和承载的不同, 滚动轴承可分为向心轴承、向心推力轴承、推力向心轴承和推力轴承等。在机械设备中, 滚动轴承必须有较高的可靠性, 要求有较大的适用温度, 且在此工况下有较长的使用寿命;滚动轴承必须具有一定的径向或同时径向和轴向或轴向的承载能力, 同时轴承必须具有足够的刚度以保证轴到轴承座之间的平稳传力[5]。
(一) 油膜润滑基本原理。
如果正常运转时, 轴颈和轴瓦被一层油膜完全隔开, 并在油膜中产生流体动压力, 借以平衡外载荷。流体动压润滑是依靠被润滑的一对固体摩擦表面间的相对运动, 使介于固体间的润滑流体膜内产生压力, 以承受外载荷而免除固体摩擦副表面相互接触, 从而起到减少摩擦阻力和保护固体摩擦副表面的作用[6]。油膜润滑的工作原理图如图1所示。在外载荷F的作用下, 轴颈中心相对于轴承中心在一偏心位置上, 偏心距为e, 偏位角为θ。在轴承中心和轴颈中心连心线的延长线上, 一端有最大间隙hmax, 另一端有最小间隙hmin。其中c为半径间隙, R为轴承孔半径。r为轴颈半径。顺着轴颈旋转方向, 由hmax到hmin的半圈内, 间隙是由大变小的收敛楔形, 这就是润滑油膜能产生压力以承受载荷F的主要几何条件。在由hmin到hmax的半圈内, 则为由小变大的开阔楔形, 其作用正好相反, 因此, 润滑油膜中压力分布在hmin以后急剧下降。
(二) 机械强制油润滑轴承的应用效果。
油膜厚度的大小是滑动轴承的要害所在, 为确保轴承在液体润滑条件下安全运转, 轴承边缘处的油膜厚度应不低于最小安全值, 其中轴承在三个不同转速下的安全值如表1所示。
通过分析, 在固定载荷下, 转速越高最小油膜厚度越大;随着转速的增加, 粘性力增大, 轴承平均温度升高;转速不变, 油流量增加, 轴承平均温度降低。
二、机械强制油润滑轴承的载荷分布
作用于轴承的载荷是通过滚动体由一个套圈传递到另一个套圈, 滚动轴承的载荷分布就是指将确定外载荷作用时轴承内部各滚动体所受载荷, 通常轴承内各滚动体所受的载荷是不同的[7]。载荷分布主要研究的就是轴承的承载情况和变形情况, 承载和变形的大小, 直接影响着滚动体与套圈之间的接触应力、润滑状态等, 即决定轴承的实用性能和寿命[8]。因此, 滚动轴承中的载荷分布分析是研究滚动轴承的力学基础。
(一) 低速时滚动轴承的载荷分布。
轴承在低速或静止时, 计算和分析可以不计及离心力和陀螺力矩的影响。球与内外套圈的接触角相等, 并随轴向载荷的增加而增大。其中接触角的大小直接影响轴承性能, 同时载荷的变化又将引起接触角的变化。因此接触角是滚动轴承设计和使用的重要参数之一[9]。图2表示了低速或者静止时, 轴承接触角随轴向载荷下的变化规律。随着轴向载荷的增加, 轴承的接触角增大原始接触角越大, 轴承越难变形, 接触角越难改变;对同一接触角而言, 接触角随载荷的增加初始变化较大, 之后趋于平缓。
(二) 高速时的载荷分布。
很多机械设备主轴轴承工作转速往往相对较高, 其载荷分布将有别于低速轴承, 且随着转速的升高, 轴承内外圈的载荷也随着改变, 计算和分析时必须考虑球的离心力和陀螺力矩的影响。图3表示了高速滚动轴承旋转时的几何关系示意图。其中, x, y, z为固定坐标系, x轴与轴承的轴线重合;x', y', z'是以滚珠中心o'为原点的相对坐标系, 该坐标系以滚珠的公转角速度bω绕x轴旋转, x'轴与x轴平行, z'轴指向轴承的外部;u, v, w是以滚珠中心o'为原点的局部坐标系, o'u为滚珠的自转轴线。
根据推理与计算, 并以某型主轴轴承为例, 计算了计及离心力下某受载情况下的变形位移。计及离心力时, 滚子与外滚道接触的变形位移比与内滚道接触的变形位移大, 由数据也可以看出, 滚子与滚道接触的变形量都是比较微小的。
三、机械强制油润滑轴承的润滑状态分析
润滑技术主要包括润滑剂和润滑方法, 目的是在轴承的接触面形成润滑膜, 防止磨损, 提高轴承性能。润滑剂除了形成润滑膜之外还能带走轴承热量, 去除接触表面上的磨粒。润滑方法是轴承形成润滑膜的手段, 依轴承的工况和润滑剂种类而定[10]。
(一) 油浴润滑。
油浴润滑是将轴承部分侵入油池中进行润滑。油位的高低直接影响轴承的能耗及温升, 一般油位高度为轴承最下部滚动体的中心线[11]。DN<1.5×105mm·r min时, 油位可高一点, DN>5×105mm·r/min时, 油池温升将明显上升。油浴润滑有的更新周期可由油品的理化性能变化决定, 同时可由图4根据油池的容量及轴承大小来决定。循环给油润滑是一种对轴承部位进行积极润滑的形式, 在使用循环给油润滑时, 轴承可以得到充分润滑及冷却, 同时轴承的DN值可达到2×106mm·r/min。
(二) 喷油润滑。
当DN>2×106mm·r/min时, 润滑油需要起到冷却兼润滑的作用, 此时采用喷油润滑比较合适。
(三) 油雾润滑。
喷油润滑虽有良好的润滑作用, 但是存在润滑油量过量的问题。近年来高速运行的轴承趋向采用微量润滑, 其中油雾润滑就是一种很好的微量润滑方式。其原理是润滑油随着压缩空气 (压力一般≤0.5MPa) 一起吹进轴承内部, 被雾化的油 (油雾粒度约为0.005㎜) 在轴承表面再次凝结形成油膜, 起到润滑作用。油雾润滑主要用于转速在5×104r/min的高速轴承或DN值在6×105mm·r/min以上的轴承进行有效润滑。
(四) 油气润滑。
油气润滑是近年来出现的一种新兴的润滑技术, 与传统的润滑技术相比, 具有很多突出的优点。目前关于油气润滑项技术的研究较少, 如供油量对润滑方式的影响及供油量的确定等, 尚未有人进行研究, 大都是参照稀油润滑或油雾润滑和凭经验加以确定。
四、结语
当前机械轴承的发展趋势是高速、高温、耐腐蚀, 要达到长寿命和高可靠性等要求。希望本文的分析能够对轴承材料的制备与发展提供参考。
摘要：机械强制油润滑轴承在当前工业应用中意义重大, 对于因速度过高破坏了层流、膜厚过小而发生咬死, 引起润滑失效;对于若速度或载荷随时间变化, 流体润滑不仅有楔入效应, 而且还有挤压效应。本文首先具体分析了机械强制油润滑轴承的基本原理与应用效果, 探讨了机械强制油润滑轴承的载荷分布, 最后详细进行了机械强制油润滑轴承的润滑状态分析。
关键词：润滑状态,基本原理,载荷分布,机械强制油润滑
参考文献
[1] .闻欣荣, 孔建益.径向轴承考虑压粘效应的雷诺方程式及短轴承的近似解[J].润滑与密封, 2003, 2:12~14
[2] .蒋立群, 俞炳丰.推力轴承热稳定性非线性分析及周期稳态解的全局特性研究[J].摩擦学学报, 2012, 22 (5) :395~398
[3].郑水英, 刘淑莲, 汪希萱.油膜失稳故障的非线性特征分析[J].流体机械, 2003, 31:28~31
[4] .吕延军, 虞烈, 刘恒.流体动压滑动轴承-转子系统非线性动力特性及稳定性[J].摩擦学学报, 2005, 25:61~66
[5] .吕延军, 虞烈, 刘恒.基于Reynolds边界的滑动轴承动力学系数的计算及应用[J].摩擦学学报, 2004, 24:61~65
[6] .李贵三, 毛靓华.滑动轴承油膜非线性动态特性分析方法的探讨[J].风机技术, 2004, 6:54~56
[7] .杨金福.滑动轴承非线性动态油膜力及稳定性的研究[J].动力工程, 2004, 24:501~504
[8] .吴刚, 李涛生, 严新平.滑动径向轴承轴心轨迹的可视化及其应用[J].机械科学与技术, 2004, 23:117~119
[9] .Richard F, Ralph P, Gary C.CFD analyses of complex flows[J].Computers and Chemical Engineering, 2005, 29:2386~2403
[10] .侯国祥.工程流体力学[M].北京:机械工业出版社, 2006:82~83
[11] .林基恕.航空发动机主轴滚动轴承的技术进展[J].燃气涡轮试验与研究, 2003, 16 (4) :52~56
润滑体系 篇7
本刊讯 (记者申海鹏) 在8月8~10日举行的2013第十届北京国际轴承工业装备展览会上, 全球领先的润滑油供应商埃克森美孚展示了其适用于各种轴承的工业润滑脂产品系列和解决方案, 吸引了参会企业和观众的热切关注。
高品质的润滑脂和专业的润滑管理能够保护轴承在运行过程中免受环境、污染物等的影响, 在恶劣条件下有效提高轴承可靠性和使用寿命。作为领先的润滑油品牌, 美孚工业润滑油凭借丰富的从业经验和强大的专业技术, 为轴承产业研制了一系列高品质的润滑脂:美孚力富SHC系列、美孚滑脂XHP系列、美孚SHC宝力达系列。在展会中美孚还全面展示了包括现场工程服务和Signum油品分析系统在内的美孚润滑解决方案。
“埃克森美孚与世界各地多家知名设备制造商紧密合作, 充分了解各行各业轴承应用的特点和发展方向, 为其提供有针对性的高效专业保护, 也因此得到了设备制造商的广泛认可和信赖。”埃克森美孚 (中国) 投资有限公司副总经理岳春阳先生说道, “美孚工业润滑油将继续致力于加速提升轴承的可靠性和使用寿命, 为轴承产业实现增速发展注入强劲动力。”
润滑体系 篇8
很多机械装备中,摩擦副的入口区并没有足够的润滑材料形成全膜润滑,大多数情况下都是乏油润滑。虽然乏油下产生的液膜厚度低于全膜润滑下的液膜厚度[1,2],但乏油润滑在工业界使用广泛,特别是在食品机械和高速轴承[3]等领域。乏油下轴承仍然能够工作很长时间,表明点接触区内存在润滑材料的动态补给。润滑材料的动态补给过程与围绕点接触区润滑材料的迁移有关。因此,掌握围绕点接触区润滑材料的迁移规律,有助于提高对乏油润滑的认识。
自从1971年Wedeven等[4]通过光干涉试验研究乏油现象后,众多摩擦学者在试验和数值计算方面对乏油开展了一系列的研究。Chevalier等[1]分析了入口油膜分布对乏油弹流膜厚的影响;项忠霞等[5]对Si3N4陶瓷与冷激铸铁的摩擦配副进行了微量润滑摩擦磨损试验研究;苏宇等[6]在最小量润滑供给装置上进行了高速铣削钛合金试验;牛永生等[7]研究了润滑油量对牵引传动性能的影响,发现在极少量油的润滑下牵引性能仍保持良好;房师毅等[8]、耿葵花等[9]基于减少润滑油的使用,设计了新型的无油润滑的空气压缩机。而在数值计算方面:谭洪恩等[10]对特殊乏油现象进行模拟,发现了供油参数与中心膜厚和最小膜厚的变化关系;闫玉涛等[11]研究了椭圆接触乏油的弹流润滑,发现随着入口区距赫兹接触区距离的变小,接触中心最大油膜压力无显著变化;王静等[12]对乏油下纯滑动粗糙表面点接触热弹流润滑进行了研究,发现入口区乏油程度的增大会导致油膜中压力分布趋近于干接触状态;赵辉等[13]对不同供油条件下黏度对啮合齿轮性能进行了研究,发现乏油和充分供油下压力分布随黏度增大无显著变化;李珊珊等[14]研究了供油量对微织构表面润滑性能的影响,发现供油量显著影响接触区油膜厚度。但目前,对微量润滑供给(乏油)工况下润滑材料的迁移特性开展相关的研究却很少。而航空油是典型的高速工况下的润滑材料,对其微量润滑供给下迁移特性的研究具有较强的现实意义。
工程中常用的4010航空油是新一代低黏度Ⅱ型航空润滑油,国内学者对其油品进行过相关研究。王燕霜等[15]、姜伟泰[16]、董会杰[17]对4010航空油的黏温特性、高温结焦、润滑承载和台架试验等进行了研究,发现它具有良好的理化性能,能够满足发动机长时间工作的要求。4010航空油在高温、重载下具有良好的流变特性,能够在高温重载环境下工作[18]。但迄今为止,对4010航空油迁移特性的研究还相对较少。本文以4010航空油为润滑材料,在钢球和玻璃盘为配副的润滑测量平台上,采用荧光技术研究微量润滑供给下4010航空油的油池变化规律,探索其围绕点接触区润滑材料迁移的形成机理,期望为工程应用提供参考。
1 试验部分
1.1 试验材料
试验选用低黏度4010航空油(中国石化润滑油公司)作为润滑材料。在20℃温度下,通过旋转流变仪(Physica MCR301, Austria)获得它的体相黏度0.0261Pa·s。试验时,示踪剂选用一种油溶性荧光试剂OB (5-Di (5-tert-butylbenzoxazol-2-yl) thiophene, 北京福莱恩科技发展有限公司),其混合润滑材料的质量比为0.27%。这种荧光试剂的吸收峰与光源的波长非常接近,并能清晰地观察到荧光试剂所激发的视场。含有荧光试剂的混合润滑材料体相黏度为0.0269Pa·s,由此可判断出荧光试剂对润滑材料的流变特性的影响较小。
试验选用GCr15钢球和玻璃盘组成的摩擦副获取低载荷的接触应力。钢球直径为22.22mm(7/8英寸),玻璃盘的直径和厚度分别为140mm和20mm。试验前,采用白光表面形貌仪(MicroXAM,USA)测定钢球和玻璃盘铬膜的表面粗糙度均方根值分别为5nm和3nm,则钢球和玻璃盘的综合粗糙度均方根值为5.8nm。在载荷作用下接触区发生变形,接触区的实际粗糙度比自由表面的粗糙度低得多[19]。在每一组试验前后,钢球和玻璃盘的表面均通过乙醇和丙酮在超声波内先进行清洗,再进行烘干,并在每一组试验中均使用新钢球和玻璃盘表面。
1.2 试验方法
试验时,润滑测量平台的示意图见图1。高精度钢球通过一组砝码加载于涂有一层铬膜的玻璃盘上。玻璃盘通过伺服电机驱动,随后钢球在玻璃盘转动下进行自转。文献[20]的试验结果表明,载荷对油池形状的影响较小,而对转动速度的影响较大。试验时,接触区的施加载荷W为32N,对应的最大接触压力p为560MPa;玻璃盘的线速度随时间依次经历匀加速、匀速、匀减速的变化,如图2所示。三种微量润滑材料(0.3mL、0.7mL和1.2mL)是通过微量注射器注入到球盘的微间隙内的,再旋转玻璃盘让其转动几圈,使得玻璃盘滚道及钢球上润滑材料达到均匀分布。试验时,将不再添加任何润滑材料到球盘的微间隙内。
荧光技术是在显微镜下观察物质形状及其所在位置的一种有效工具[21,22],因此荧光显微镜(Olympus SZX16, Japan)被用于观察油池的变化规律。试验前,采用相机(Canon 7D, Japan)对准荧光显微镜的目镜,调节荧光光源的强度和显微镜的左右移动平台,以便在相机的显示屏上出现清晰的图像。试验时,采用相机对油池进行视频采集,记录一些序列文件。试验后,通过图像处理软件Eos Utility从序列文件中提取一些随时间变化的、有价值的荧光图片。
2 试验结果
图3所示为不同微量润滑供给下油池随卷吸速度的变化关系。可以看出,围绕点接触区润滑材料构成了一个封闭的油池,油池随速度的增大依次经历圆形、扁圆形、两个瓣膜、入口处凹陷等变化。在微量润滑供给下,油池存在一些共性的变化规律。
当钢球与玻璃盘静止时,油池呈现一个完整的圆形,1.2mL对应的油池区域显著大于0.3mL对应的油池区域。当卷吸速度较小时,油池变为扁圆形。当卷吸速度达到某一数值时,出口区产生的气穴效应开始明显。当气穴到达油池出口边缘时,油池被划分为两个瓣膜。随着卷吸速度的增大,油池瓣膜上的润滑材料分布有所变化,油池内侧形状面积小于外侧形状面积,并在油池入口区形成弯月面。当卷吸速度继续增大时,油池的入口区距赫兹接触区的距离将随之减小,其对应的弯月面曲率也随之增大。油池产生两个瓣膜的临界速度与接触区内润滑材料的供给量有关,接触区供给量较多的油池会产生较大的临界速度。接触区的润滑材料供给量为0.3mL、0.7mL和1.2mL,对应的临界速度分别为0.514m/s、0.741m/s和0.870m/s。当卷吸速度减小时,油池的变化基本上与加速时油池的变化呈现逆对应,但不是一种对称的变化。当卷吸速度减小到瓣膜产生的临界速度时,油池仍未合拢成一个整体;要想使其完全合拢,则需要进一步减小接触区的卷吸速度。当卷吸速度减小时,油池的内侧形状面积大于外侧的形状面积,这正与增速时相反。当卷吸速度接近于零时,油池又恢复为一个完整的圆形区域。
钢球被半浸泡于油杯内,通过钢球旋转将润滑材料卷吸到接触区内,进而形成充足供油,则对应的油池随卷吸速度的变化如图4所示。可以看出,随着卷吸速度的增大,油池经历圆形、扁椭圆形等变化,但在较高速度下并未出现油池产生两个瓣膜的现象。当卷吸速度超过0.429m/s时,油池基本保持不变。同时,从现有的试验结果中也并未发现显著的气穴,在入口区也未观察到弯月面。此外,随着卷吸速度的增大,入口区距赫兹接触区的距离表现为先增大后减小;反之,入口区距赫兹接触区的距离表现为减小。
3 讨论
首先,对油池进行受力分析[20,23],其受力示意图见图5。试验中,整个油池受到的力Ftol为
Ftol=G+Fc+rfd+rfg+rfb+p0 (1)
其中,G为重力;Fc为离心力;rfd为液体和玻璃盘之间的表面张力;rfg为液体和气体之间的界面张力;rfb为液体和钢球之间的界面张力;p0为大气压力。而重力G和离心力Fc的具体形式分别为
G=∭ΩρfgdV (2)
Fc=∭Ωρfw2drdV (3)
式中,ρf为润滑材料的密度;g为重力加速度;wd为玻璃盘的旋转速度;r为油池距离赫兹接触区中心的距离;Ω为积分区域;dV为油池的单位体积。
当钢球和玻璃盘静止时,点接触区油池中润滑材料受到重力、固液表面张力、液气表面张力、大气压力的作用,在运动中还受到离心力的作用,这些力的综合作用并保持平衡状态以确保一个稳定油池的存在。在静止状态下,钢球和玻璃盘的间隙形状是轴对称的,则围绕点接触区的润滑材料在其间隙中所受到的表面张力和重力作用也是完全对称的,从而使得间隙中围绕点接触区的润滑材料呈现一个完全对称的分布,即油池为一个完整的封闭圆形区域。在卷吸作用下,润滑材料从入口区进入油池并穿越油池。当润滑材料穿越油池时,一部分润滑材料沿着钢球/玻璃盘运动方向直接通过接触区;另一部分则被挤出并从接触区两侧流动,简称为绕流。不论是直接流过还是绕流,都会给油池施加一个沿运动方向的剪切作用,使得油池沿运动方向产生伸长变形。此时,油池接近于扁圆形区域。
润滑材料在赫兹接触区内承受的压力很高,当润滑材料通过接触区并到达发散楔时,润滑材料承受的压力急剧下降并达到其气化压力,使得一部分润滑材料从液相变为气相,同时也使得溶解在润滑材料中气体发生膨胀,进而气体间相互结合,形成了赫兹接触区外侧的气穴。随着卷吸速度的增大,气穴将进一步增大,如图6所示。当卷吸速度达到某一个临界值时,气穴与外围的大气连通,使完整的油池划成两瓣。产生的气穴不被润滑材料带走,却在赫兹出口区附近稳定地存在,这与钢球和玻璃盘之间的润滑材料流动有关[20],如图7所示。可以看出,跟随玻璃盘运动的润滑材料和跟随钢球运动的润滑材料在油池内部的某一位置处发生分离,而出口区弯月面到这个点的润滑材料产生逆流,使得接触区产生的气体在逆流区域的流动受阻,进而使得气穴能够稳定存在。但随着卷吸速度增大,气穴的体积逐渐变大。当卷吸速度增大到某一临界值时,气穴把油池划分为两个瓣膜。当围绕点接触区内润滑材料供给量越大时,对应的围绕气穴的油池面积也越大,则气穴扩展的阻力也随之增大,从而使得油池产生瓣膜的卷吸速度随之提高。要想使瓣膜消失,重新汇流成一个完整的油池,则需克服这些能量而做功,这是产生瓣膜和瓣膜重新汇流的速度不对称的重要原因。
当油池一旦被划分成两个瓣膜时,每个侧带都形成了新的液气接触表面,表面能增加并保持一个稳定的状态。而接触区内侧的速度低于外侧的速度,在离心力的作用下使得内侧的油池长度小于外侧的油池长度。随着卷吸速度的增大,油池瓣膜将继续发生变形,以便调节油池的受力平衡,而入口区的弯月面继续向赫兹接触区移动。当卷吸速度降低并接近于零时,围绕点接触区的润滑材料在其表面张力和离心力等作用下,又恢复到一个完整的圆形油池。而在充足供油下,当速度低于0.907m/s时,在油池内未曾观察到明显的气穴,则赫兹出口区产生的气体可能被润滑材料带走,也正是由于供油充足,在入口区也未观察到弯月面。因此,油池充分反映了围绕点接触区的润滑材料对于工况的响应,也直观地显示围绕点接触区内润滑材料的迁移特性。
4 结论
(1)在围绕点接触区内始终存在一个封闭的油池。随着卷吸速度的增大,微量润滑下油池经历圆形、扁圆形、两个瓣膜、入口处凹陷等变化,与充足供油下的油池有着显著的差异;减速时油池与增速时的油池呈非对称变化。
(2)油池中气穴与润滑材料气化压力有关,产生两个瓣膜的临界速度与润滑材料的供给量呈正相关。
(3)油池反映了围绕点接触区润滑材料的迁移特性,围绕点接触区的润滑材料量、摩擦副的卷吸速度、润滑材料同固体壁面的表面张力和离心力均直接影响着油池的变化。
润滑体系 篇9
辊压机工作原理如图1所示, 当其工作时, 两根压辊水平相向转动, 同时被施加巨大的水平挤压力, 对通过其间的物料进行高压料层粉碎, 被封闭的物料层在被迫向下移动的过程中所受挤压力逐渐增至足够大, 直至被粉碎且被挤压成密实料饼从机下排出。
二、辊压机轴承运行条件分析
轴承作为辊压机的主要支承部件, 处于低速、冲击重载且有较强振动的工作条件下运行。因此辊压机轴承一般选用大型双列调心球面滚子轴承作为对辊支承, 它不仅承载能力大, 还能在重负荷下, 当辊轴有一定程度歪斜时, 保证轴承座孔的同心。从辊压机的工作原理可看出其对辊轴承的恶劣运行条件:由液压系统提供的挤压力达到数百甚至上千吨, 轴承承受不断变化的巨大冲击载荷。在该工况条件下, 辊压机轴承摩擦副处于典型的混合摩擦范围。同时, 轴承还面临水泥厂粉磨现场严重的粉尘的威胁。因此, 在这种运行条件下, 油脂选择、现场管理的缺失以及设备操作的不当, 都可能导致轴承的损伤甚至报废。如何从选油及污染控制方面入手, 最大程度地避免轴承磨损、报废、润滑系统故障等问题的出现, 意义重大。
三、选择合适的油脂
为辊压机轴承选择合适的油脂呢可参照SKF轴承寿命公式:
式中:额定寿命;
轴承的可靠性系数;
askf——SKF轴承寿命修正系数;
C——额定动载荷;
P——当量动载荷;
p——寿命计算指数, 对于滚子轴承取10/3。
从SKF轴承寿命公式可以看到轴承的可靠性系数a1以及额定动载荷和当量动载荷 (C/P) p已定的情况下, 轴承的寿命取决于askf寿命修正系数。而askf与K (黏度比, 也叫卡帕系数) 以及ηc油脂污染系数相关。其中黏度比系数K=v/v1。其中v为润滑剂实际工作黏度 (图2) ;v1为形成润滑所需最小黏度mm2/s (图3) 。
K值的意义:K≥4, 全油膜润滑;K<4, 混合摩擦 (需添加抗磨损添加剂) ;K=1, 可实现轴承目录上注明的基本寿命;K<0.4, 混合摩擦并伴有很大部分的摩擦表面直接接触 (含EP添加剂或固体润滑剂) 。
以轴承241/560BK30.MB为例, 内径560mm, 外径920mm, 则dm=560+920/2=740mm。转速20r/min时, 通过图3可大致获得该轴承运行时形成润滑的最小黏度v1约为150mm2/s, 通常辊压机轴承的实际运行温度约55℃, 通过图2可大致得出:如需使K=4, 那么在55℃时实际运行黏度约600mm2/s左右, 而对应40℃时油脂基础油黏度约为1000~1500mm2/s为佳。
在确定油脂的基础油黏度范围后, 仍需考虑油脂的抗磨、抗极压性能;稠化剂的抗剪切性能;冬夏季的泵送性能等因素。针对轴承运行工况, 建议如下。
1. 足够高的四球焊接负荷Pd, 建议在400kg以上。
2. 含有一定比例的固体添加剂以增强承载能力以及紧急润滑功能。
3. 基础油黏度范围1000~1500mm2/s之间。
4. 合适的稠度, 以适应不同地区或不同季节的泵送需求。
表1为业内应用最成熟的3种辊压机专用油脂典型参数, 其基础油黏度范围选定1000~1500mm2/s, 四球焊接负荷, 均含有一定比例的固体润滑剂。在选择油脂时可加以参照。
四、润滑系统现场管理问题
众所周知, 水泥粉磨车间粉尘问题严重。对于润滑系统的粉尘污染不闻不问或者习以为常的现象, 在我国水泥粉磨现场是非常常见的一种现象。那么, 粉尘污染会给轴承带来怎样的危害呢?在SKF寿命公式中, 轴承的寿命取决于askf寿命修正系数。而askf除了与K (黏度比, 也叫卡帕系数) 有关外, 非常重要的, 还与ηc油脂污染系数相关。ηc选择见表2。
由表2可见, 污染对轴承寿命影响巨大。污染程度越高, 则askf系数就越小, 轴承的寿命就越短, 轴承寿命可能缩短数倍以上。
就国内大多水泥厂粉磨车间辊压机轴承的运行条件而言, 其ηc值位于轻度污染—常见污染—严重污染之间。江苏某水泥厂辊压机母分配器卡死, 通过现场考察发现, 高压油泵周边粉尘污染异常严重, 且没有补给泵向高压油泵泵桶内补脂, 全部为现场人工从原装油桶中挖出后放入泵桶。在这个补充油脂的过程中, 大量的粉尘进入油泵, 最终进入到分配器, 甚至轴承内部, 导致轴承损伤。
目前国产辊压机轴承润滑系统绝大多数为单线集中润滑系统, 该系统的主要特点是:润滑可靠, 管路简单, 容易实现自动控制。适用于润滑点分布面积不大的场合。其原理如图4所示。
由图4可知, 补脂泵开启, 将油脂从油桶泵送至高压干油泵, 然后油脂经过高压干油泵到达母分配器, 然后由母分配器均匀地将油量分为两路, 各路通过单向阀将油送至子分配器, 子分配器将油脂按各润滑点的需用量进行再分配后送到各润滑点。其泵的组合形式如下。
1. 双泵组合1。
补给泵和高压油泵。必须人工从油桶往补油泵自带的储油桶中补充油脂。风险为:开启油桶时粉尘进入油桶;铲油工具上污染介质进入;开盖补油时由于泵自身过重 (50kg) , 操作人员无法单人抽起泵体, 导致泵体接触地面污染。
2. 双泵组合2。
补给泵和高压油泵。补油泵以油脂桶作为油桶, 桶内油脂抽完后直接带桶更换。风险为:由于泵自身过重 (50kg) , 操作人员无法单人抽起泵体, 导致泵体接触地面造成污染;开盖过程中, 桶盖表面粉尘进入桶内导致污染。
3. 仅高压油泵。
必须人工从油桶往高压泵桶中补充油脂。风险为:打开高压泵桶盖时粉尘落入泵桶内;开启油桶时粉尘进入油桶;铲油工具上污染介质进入。
水泥厂辊压机现场3种组合均可能在补油过程中造成污染物的进入, 最终导致分配器或者轴承损伤。
五、改善方式
针对目前辊压机轴承润滑系统以及国内水泥厂现场管理的现状, 在此提出如下的改善方式。
1.从以上的油脂补充及泵送方式来看, 外界污染物进入润滑系统均在补充油脂、开启桶盖的过程中发生。因此在操作过程中需要非常注意各个泵桶表面的清洁。参照国外辊压机, 如洪堡、伯利休斯等设备, 其轴承脂有专属的油站 (独立的封闭的空间) , 更换油桶、补油、以及泵的动作均在油站内完成。这样, 就能最大程度地隔绝了粉磨现场粉尘的影响
2.如现场无条件建设独立的油站空间, 则建议采用第二种组合 (以油桶作为补油泵的储油桶, 泵完即换) 的组合方式, 减少油脂补充过程的污染。同时需要在对高压油泵以及补油泵桶盖用塑料布进行覆盖防护, 必须保持其高度的清洁。
3.最优的解决方案建议放弃目前的润滑系统, 采用气动泵插入油桶内, 把油脂直接泵送到母分配器。 (泵与桶最好放入独立封闭的油站内, 或者建造1个柜子, 把泵、桶放入) 。可简化润滑系统, 提高系统可靠性, 最大程度地避免补油、换桶过程中发生污染。同时制作简易的桶泵提升机构, 在换油桶时可轻松地把泵及桶盖提升, 然后更换新的油桶。如图5 (气动泵+提升装置) 、6 (气动泵+提升装置+独立油站) 所示。
4.对分配器进行必要的防护, 如加装保护罩壳, 避免出现分配器完全被结硬的粉尘覆盖, 感应开关被卡死现象的出现, 导致信号无法传递, 致使泵无法接收到停止的信号。造成严重的浪费以及经济损失。
5.现场操作建议: (1) 油脂桶无论在入库时或者从库里面领取到现场后, 都需要对油桶进行必要的清洁, 尤其是需要人工的方式补充油脂到高压油泵桶里面的时候。 (2) 在进行泵桶或者油桶开盖操作时, 必须要对所有的桶盖以及周边进行彻底的清洁。而且整个补油需要尽快完成。 (3) 人工补油工具必须为专用的工具, 并且操作前需要彻底的清理。
摘要：针对辊压机轴承的运行特点进行正确的油脂选择, 延长轴承的寿命, 确保生产的连续运行;针对水泥粉磨现场污染杂质的影响对润滑系统进行改善。
关键词：辊压机,对辊轴承,润滑剂,润滑系统,故障,优化与维护
参考文献
[1]SKF (中国) 有限公司.SKF轴承综合型录[Z].2008.