毕业论文浅析油气润滑在现代机械设备中的应用.docx

1、毕业论文浅析油气润滑在现代机械设备中的应用专科毕业设计（论文）设计题目： 浅析油气润滑在现代机械设备中的应用 系 部： 船舶与港口工程系 专 业： 船舶工程技术（船机方向） 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 2012年2月31日目 录目 录 I摘 要 II1 绪论 11.1油气润滑的定义 11.2油气润滑的历史 42 油气润滑系统 92.1 油气润滑系统工作原理 92.2 油气润滑系统的形式 103 油气润滑的产品及运用 134 对油气润滑的未来设想 154.1油气润滑的优点 154.2油气润滑的未来发展趋势 16结 论 20致 谢 21参 考 文 献 22附录1 23附录2

2、 24附录3 26附录4 30摘 要 油气润滑，在学术界被称为“气液两相流体冷却润滑技术”，是一种新型的润滑技术，它与传统的单相流体润滑技术相比具有无可比拟的优越性。它成功地解决了干油润滑和油雾润滑所无法克服的难题，是润滑技术中的一朵正在绽放的瑰丽奇葩。它适应了机械工业设备的最新发展的需要，尤其适用于高温、重载、高速、极低速以及有冷却水和脏物侵入润滑点的工况条件恶劣的场合。由于它能解决传统的单相流体润滑技术无法解决的难题，并有非常明显的使用效果，大大延长了摩擦副的使用寿命，改善了现场的环境，因此正在得到越来越广泛的应用。关键词：新颖；油气润滑；润滑方式；应用1 绪论现如今润滑技术的核心问题是要

3、解决摩擦副也就是我们通常所说的润滑点的润滑问题，对于从事润滑技术应用的人来讲，最关心的应该是润滑点。也就是说，不管你采用什么样的润滑方式，干油润滑也好，稀油润滑也好，油雾润滑也好，或者采用油气润滑，目的是要使润滑点始终处于最佳的润滑状态。那么，润滑点到底需要什么样的润滑呢？是不是油加得越多越好呢？回答是否定的。润滑点，也就是摩擦副在全膜润滑状态下运行是一种理想的状况。在这种全膜润滑状态下，摩擦面之间有润滑剂，并能生成一层完整的润滑膜，把两个摩擦表面完全隔开。摩擦副运动时，摩擦是润滑膜的内部分子之间的内摩擦，而不是摩擦面之间的直接接触的外摩擦。润滑点所需的润滑剂应该以缓慢的均匀的微量油流到达轴承

4、，如果润滑点所需要的润滑剂能以源源不断的细流方式供应，那对润滑点来说，润滑效果是最理想的了。举个例子：一个轴承每小时需要1ml的润滑油，是每小时加1ml呢，还是把这1ml的油在1小时内分几次加，正确的答案应该是后者。如果我们能使润滑点在每个润滑周期只得到0.1ml的油，那么1ml油在1小时内可以分10次供送，每6分钟供一次，这就能达到十分满意的效果了，这是一种最正确的润滑方式。稀油润滑确实是一种有效的润滑方式。随着润滑技术的发展，稀油润滑已从初级的大流量润滑方式向更先进的微量润滑的方式发展。譬如油雾润滑是一种微量润滑，它的出现使稀油润滑发展到了一个新的阶段。油雾润滑虽然朝着这一正确的润滑方式迈

5、出了一大步，但由于在应用上受到了种种限制，并严重污染环境和危害人体健康，因此应用前景越来越黯淡，取代它的是更为精确更加微量且不污染环境的润滑方式油气润滑。油气润滑以一种新颖的润滑理念改变了传统的润滑方式，它可以把精细的极其微量的油滴流源源不断地注入润滑点，这样，以均等的时间精确分配润滑油的方式得以实现，并能适合不同的恶劣工况条件，这是其它润滑方式都不能做到的。1.1 油气润滑的定义在给油气润滑下定义以前，让我们以气动式油气润滑系统为例来了解一下油气润滑的工作原理。气动式油气润滑系统主要由主站、两级油气分配器、PLC电气控制装置、中间连接管道和管道附件等组成。主站是润滑油供给和分配，压缩空气处理

6、、油气混合和油气流输出以及PLC电气控制的总成。根据受润滑设备的需油量和事先设定的工作程序接通气动泵。压缩空气经过压缩空气处理装置进行处理。润滑油经递进式分配器分配后被输送到与压缩空气网络相连接的油气混合块中，并在油气混合块中与压缩空气混合形成油气流从油气出口输出进入油气管道。在油气管道中，由于压缩空气的作用，使润滑油沿着管道内壁波浪形地向前移动，并逐渐形成一层薄薄的连续油膜。经油气混合块混合而形成的油气流通过油气分配器的分配，最后以一股极其精细的连续油滴流喷射到润滑点。油气分配器可实现油气流的多级分配。由于进入了轴承内部的压缩空气的作用，既使润滑部位得到了冷却，又由于润滑部位保持着一定的正压

7、，使外界的脏物和水不能侵入，起到了良好的密封作用。至此，我们试着给油气润滑下一个定义：润滑剂在压缩空气的作用下沿着管壁波浪形地向前移动，并以与压缩空气分离的连续精细油滴流喷射到润滑点。1.2 油气润滑的历史通过润滑来减少摩擦，这在古埃及时代已经开始了。人们利用木棍来运输大石块，并在木棍上洒上水。人们也 早就认识到，如果在轴上涂上油脂，车轮就不会吱吱作响，润滑能减少轮轴和轮子之间的磨损。直到发明蒸汽机，人们才进一步考虑运动部位的润滑问题。首先，他们用小壶将油注入轴承，很快又在轴上钻 洞，以便更好地将油（多数是植物油）注入，火车头上的司机在停车的时候下来用油壶在曲柄与连杆之间的轴上浇 油。但对于蒸

8、汽机来说，更大的问题在于活塞和汽缸的润滑。开始时，用来密封活塞和活塞杆的密封填料必须经常 更换，在这种情况下需要大量的牛油和羊油。在十九世纪下半叶，有人设计出汽缸润滑器，它还是将动物油作为润滑剂来使用,其用法是将动物油利用蒸汽的热量加以溶化，再分成小剂量喷到流向汽缸的蒸汽里,从而对活塞和汽缸起到润滑作用，其实这就是利用了油气润滑的原理，但当时人们根本没有意识到这一点。后来这种润滑器得到了改进，改用矿物油，这种方法保留至今。差不多同时有人造出了空气压缩机，它的内部同样需要润滑，于是有人发明了一种T形装置，这种T形装置能保存注入的油在较长时间里使用并分配出去,随后这种T形装置很快就发展成带有纤维刷

9、子的并获得了专利的润滑器。很快又制造出一种新的润滑装置，里面流动着压缩空气，这种润滑装置通过文丘里喷嘴（管）将油从容器中吸出，并在空气中雾化。由于温度和气压不同雾化率就有差异，有许多大油滴很快就在管道里沉积下来，因此每个空气压缩机前都需要一个润滑装置，在管道中沉积的油沿着管道内壁最终流入空气压缩机里。为了集中润滑多部机器，在20世纪出现了所谓的;微型润滑器，微型润滑器类似于一种循环装置，即油喷洒后压缩空气又回到油箱,粗大的油滴又回到储油罐里，从油箱里出来的空气包含细微的油滴，它比较稳定地弥散在气流里，在这个过程中雾化的油大部分又回到油箱里，因此必须雾化更多的油。不久人们得出结论，从空压机出来的

10、压缩空气内含有油，人们能够看到油像雾一样散发出来,沉积在周围的机器部件上，另外常常整个房间都笼罩在油雾里，危害工人的呼吸道及健康。生活在美国的具有瑞典血统的工程师C.A.NORGREN从观察中得出结论,油的雾化也可用来润滑轴承。在从微型油雾器中发展而来的、被他称为;油雾发生器;的装置里，他制造出非常细微的油雾，这些油雾在管道里保持25m/s的流速并在喷嘴处加速喷出后撞在挡板上,这样使得油雾变稠后再被输送到润滑点上。油雾发生器里使用的油有30通过排气进入外界空气中，质量差的设备会上升到50，因此消耗掉的油中很大一部分油变成了对肺部有害的极微小的雾状油粒进入周围的空气中,成为健康的无形杀手并有可能

11、引起肺癌，因此油雾润滑在西方工业国家中已不再使用。油雾润滑还有一个缺点，即为了降低管中油雾气的流动速度，采用了4060毫巴的工作压力,这一较低的导流压力在最好的情况下,约可产生20毫巴的轴承腔内正压,这就不足以抵挡水、脏物和有化学侵蚀性的流体侵入轴承座内部并危害轴承；此外油雾系统对润滑油的粘度有局限性-粘度越高的油其雾化率越低;还有油雾通过不同直径的喷嘴来分配油量是极不精确的，即油雾系统无法做到定量供油。在六十年代有一名在德国REBS集中润滑技术有限公司工作的工程师从一个全新的概念出发：如果我们根本无法做到油雾的回流压缩，那么就应当避免油雾的产生。通过对透明管道的观察表明，气流可以将管道内璧的

12、油膜吹开并将其通过长长的管道输送出去，这样就可以将所需要的润滑油加以计量分配后输送到专门为此而设计的油气混合块后再通过管道输送出去，并且很快就得出了结论:可以在这种油气润滑装置中将润滑油的运动粘度控制在7500mm2/s，将油脂的NLGI级数控制在000至00以内，并予以输送。接下来又验证出，与油雾润滑不同,油气输送管可以随意安装，无需坡度，采用23巴的气压就可以工作，同时还可以在轴承座内部建立起压力，防止水、脏物和有害气体的侵蚀，上述压力还能够使油气穿透处于高速运转状态的转速值高达Dmn1500000（n为轴承每分钟转数；dm为轴承中径）的轴承周围产生的气套，而这在油雾润滑中，只能有限度地得

13、以实现。这样一来油气润滑就首先在其它润滑系统受到限制的地方使用。如果我们回顾一下事情的开始，问题就清楚了，那些制造蒸汽机圆筒润滑器的人，已经无意识地采用了油气润滑的主要特性，这是一个很少有人提到但却是十分重要的方面。自从设计出第一批润滑器之后，人们就发现，对润滑点来说最理想的状况是每小时所需的润滑剂能以源源不断的细流的方式供送到润滑点，这样润滑点接受的润滑 剂总是新鲜的。而滴油的方式已经不能满足这一条件,因为每次滴油之间会有较长的时间间隔，一个小时的耗油量如果能分成510次滴完，则已经令人满意了，这也意味着油雾润滑方式尽管在使用上有种种局限性，且危害人体健康，但其润滑方式本身却已朝正确的方向上

14、迈出了一大步。采用油雾润滑时输送润滑剂的必要的流动能量都来自压缩空气，不仅如此，压缩空气还将润滑剂进行细分配并且不间断地注入润滑点。这样，以均等的时间分配润滑剂的条件就得到了满足。这一较好的润滑分配原理在油气润滑法中被完整保留了下来，不过和油雾润滑相比,油气润滑具有明显的优点（就两种润滑方式所进行的专门比较详见后面章节）.于是德国REBS集中润滑技术有限公司开发出了最早的油气润滑系统并首先在一些恶劣工况下，特别是其它润滑系统没有满意效果的领域得以应用，请看下面的例子：在高速线材轧机里，由于轧制速度不断提高,滚动导卫轴承的转速尤其是精轧区可高达40000转/分,对至今在用的干油润滑以及密封来讲太

15、快,油气润滑用于润滑滚动导卫后,既能解决其润滑问题,同时也解决了其密封问题。原来用稀油循环润滑的伞形齿轮传动装置总是被带铁屑的水侵入从而会污染油箱中16000L的油,并降低润滑效能。采用油气润滑后既可以润滑轴承，又可以润滑齿轮啮合面，而且油的消耗量下降到每小时1L以下。这只是采用稀油循环润滑时漏掉的油量中的一小部分。在用蒸汽加热的制作瓦楞板的开槽轧辊里循环油热负荷大,在轴承里形成污垢和积淀,其轴承寿命只有46个星期另外稀油循环式的装置漏损大，每天需要补充34升的油。油气装置能将轴承寿命提高到12个月以上，油耗仅为300cc/24小时，而且只需使用柴油机用的普通润滑油，这无疑是最经济实惠的润滑剂

16、。以上这些成果四处流传，于是油气润滑在欧洲首先推广开来并逐步在世界各地得以应用。今天，80以上在运转的高速线材轧机滚动导卫轴承已采用了油气润滑，油气润滑方式已经被普遍接受，在工况恶劣的领域尤其重要2 油气润滑系统2.1 工作原理油气润滑的基本原理是：利用具有一定压力的压缩空气和一定量的润滑油在一定长度的管道内混合，通过压缩空气带动润滑油沿管道内壁不断地流动，把油气混合体输送到润滑点实现润滑。图1为油气混合物在管道中输送形式的示意图，单相流体油和单相流体压缩空气混合后就形成了两种油气混合流，其中油和压缩空气并不真正融合，而是在压缩空气的流动作用下，带动润滑油沿管道内擘不断地螺旋状流动并形成一层连

17、续油膜，最后以精细的连续油滴的方式喷到润滑点。在油气管中油的流动速度和压缩空气的流动速度大相径庭，油的流速远远小于压缩空气流速，而从油气管中出来的油和压缩空气也是分离的，因此油并没有被雾化。在油气管道中，由于压缩空气的作用，起初润滑油是以较大的颗粒呈间断状地粘附在管道内壁四周，当压缩空气快速流动时，油滴也随之低速缓慢移动并逐渐被压缩空气吹散、变薄，在行将到达管道末端时，原先是间断地粘附在管壁四周的油滴以波浪形油膜的形式连成一片，形成了连续油膜，被压缩空气以精细的连续油滴喷入润滑点。图1油气混合物在管道中输送形式在油气润滑系统中，由于耗油量很小，因此采用的是间歇性供油的方式，即根据设定的工作周期

18、，系统每隔一段时间供送一定的油量。间隔时间和供油量可根据各润滑点的消耗量进行调节并可定最供给，但压缩卒气的供给却是连续的。正是由于压缩空气的连续作用，间歇供给的油才能在管道中形成连续的油膜，从而保证润滑点的润滑剂时时都是新鲜和连续的，同时也保证了单位时间内润滑点得到定量的润滑剂。油气润滑系统的基本结构油气润滑系统的作用是形成油气并对油气进行输送 及分配，对应地一套油气润滑系统由以下所列的所有或某几个部分组成：供油及油量分配部分供气部分油气混合部分油气输送、分配及监控部分电控装置可能的话，油的回收及再利用油气润滑系统的结构可以是多种多样且富于变化的，采用什么样的结构或配置跟受润滑设备的工况及用户

19、的要求密切相关，用户的工况和要求不同，油气润滑系统的结构和配置也就会不一样，REBS也极少向用户提供过一模一样的系统。因此REBS的油气润滑系统有着较强的 工程应用色彩，从设计开始就和用户的工况及要求紧密契合。REBS油气润滑的卓越效果并不是靠采用昂贵、高品质的油品才取得的，正相反,在大多数的应用场合,REBS向客户推荐的都是可在市场上轻易买到的普通润滑剂。2.2 油气润滑系统的形式1 单线二分式油气润滑系统一、系统组成及应用范围单线递进二级分配式油气润滑系统，主要由油气供应站（自带压缩空气处理单元和PLC电气控制箱）、一级递进式单线油分配器（KM、KL、SMX型）、二级递进分配式油气混合器（

20、SMX-YQ型）以及系统连接的管路和附件等组成。适用于润滑点多（约250点以下），现场设备工况条件好的场合。二、系统原理图三、工作原理如上图所示，油气供应站设有一根供油主管和一根供气主管，供油主管接至主分配器，各油气分配混合器进气口均并接在供气主管上。系统工作时，供气主管内压缩空气常通，供应站上油泵按系统设定的时间向供油主管供油，压力油进入主分配器后，由主分配器按比例分配后送入下一级油气分配混合器，再由油气分配混合器将润滑油按比例分配后送至各出油口，在出油口与压缩空气混合，并在压缩空气的带动下送入各润滑点。四、系统特征1、设置有油气供应主站，油箱容积500L，供气管径DN20；2、设置有一级单

21、线递进式油分配器，可对系统每次给油进行循环记数监测控制；3、设置有压缩空气处理装置，可对供向系统所有二级递进分配式油气混合器的压缩空气进行预处理；4、设置有PLC电气控制箱，可对系统的运行工况实行程序化全自动控制；5、一级单线递进式油分配器和二级递进分配式油气混合器，是定量容积式分配器，油量不能调节，只能在设计时选择不同规格进行组合，因其内部均有运动件，所以不适宜在高温区域安装使用。6、此系统扩展性受限制，在现场不能随意增减油气供应点。2. 单线混分式油气润滑系统一、系统组成及应用范围单线混分式油气润滑系统，主要有油气供应站（自带压缩空气处理单元、单线油分配器、初级油气混合器和PLC电气控制箱

22、）、油气分流器（QRFLG、QRFLK）、以及系统连接的管路和附件等组成。适用于任何工况条件下润滑点数量中等（200点以下）的单台机组或多台机组设备。二、系统原理图三、工作原理如上图所示，系统工作时，供气主管内压缩空气常通，油气供应站按系统设定的时间进行工作，压力油首先由单线分配器按比例定量分配送到初级油气混合器，经混合后的油气再分别送到QRFLG、QRFLK型油气分流器进行若干份分配，而后送入润滑点。四、系统特征1、设置有油气供应主站，油箱容积500L，混合油气若干路供出；2、设置有一级单线递进式油分配器，可对系统每一次给油进行循环记数监测控制；3、设置有压缩空气处理装置，可对供向油气混合器

23、的压缩空气进行预处理；4、设置有PLC电气控制箱，可对供向油气混合器的压缩空气进行预处理；5、由于主站直接为混合油气形式供出，所以还再串接油气分流器进行再分配，可适用于不同环境条件下，油气分流器内无运行件，故不受温度变化影响；6、此系统扩展性受一定限制，在现场若润滑点增减变化，则需调整末级油气分流器的规格即可。3. 单线多区式油气润滑系统一、系统组成及应用范围单线多区式油气润滑系统主要由油供应站（含PLC电控箱），油气卫星站，QRFLG、QRFLK型油气分流块及管路附件等组成。本系统适用于润滑点大量（可多达数千点），分布范围广，现场环境恶劣的场合。二、系统原理图三、工作原理如上图所示，油供应站

24、设有一根供油主管向外供送压力油，所有油气卫星站的进油口均并接在供油主管上。油气卫星站的进气口与工厂气源相接，工作时压缩空气常通。工作时各卫星站间相互独立，当某个油气卫星站须供油时，该卫星站内油路上的二位二通电磁阀开启，压力油进入单线递进式油分配器，油分配器把润滑油按设定比例分配后送入油气混合器，在油气混合器中润滑油与压缩空气混合并在压缩空气的作用下吹送至后端油气分流器（或直接至润滑点），再由油气分流器均分成几路送入润滑点。递进式分配器上设有监控开关，电控内设定分配器动作次数，当监控次数达到设定动作次数时，卫星站上电磁阀关闭，停止给油。四、系统特征1、设置有供油主站，油箱容积500L；2、设置有

25、若干个能在较高供油压力下工作的卫星站；3、各卫星站设置有互相独立油计量循环记数监测控制的单线递进式定量分配器和油气混合器以及压缩空气带通断电气控制功能的预处理装置；4、设置有PLC电气控制箱，可对全系统的运行工况实行程序化全自动控制；5、设置有末级油气分流器，分流器内无运动件，故可适合于长时期在高温辐射影响条件下的区域安装使用；6、此系统扩展性良好，但系统需新增卫星站必须增设电控部分的控制区域数。4. 单线卸压式油气润滑系统一、系统组成及应用范围单线卸压式油气润滑系统，主要由单线式油气供应站（自带压缩空气处理单元和PLC电气控制箱）、单线卸压式油气分配混合器以及系统连接的管路和附件等组成，适用

26、于润滑点较少的场合。二、系统原理图三、工作原理如上图所示，油气供应站设有一根供油主管和一根供气主管，所有的单线卸压式油气分配混合器的进油口和进气口分别并接在供油主管和供气主管上。在系统工作时，供气主管内压缩空气常通，供油主管按系统设定的时间间隔交替保压和卸压，推动分配器的活塞完成储油和供油动作（详见分配器工作原理），各活塞送出的润滑油在出口处与压缩空气混合，并在压缩空气的带动下通过管路到达各润滑点。四、系统特征1、设置有油气供应主站，油箱容积500L，供气管径DN20；2、设置有压缩空气处理装置，可对供向系统所有油气分配混合器的压缩空气进行预处理；3、设置有PLC电气控制箱，可对系统的运行工况

27、实行程序化全自动控制；4、油气分配混合器内有运动件和密封件，不适宜长时间在高温辐射工况区域安装使用，给油动作无监控，不给油或渗油不易发现；5、此系统扩展性不受限制，可以随时增减润滑点数。5. 双线式油气润滑系统一、系统组成及应用范围双线式油气润滑系统，主要由双线油气供应站（自带压缩空气处理单元和PLC电气控制箱）、双线油气分配混合器以及系统连接的管路和附件等组成。适用于大量润滑点的场合。二、系统原理图三、工作原理如上图所示，油气供应站设有两根供油主管和一根供气主管，所有的双线式油气分配混合器的进油口和进气口分别并接在供油主管和供气主管上。在系统工作时，供气主管内压缩空气常通，站上的高压油泵按设

28、定的周期定时向系统的两条主管路供油（两根供油主管交替供油，一根供油另一根通油箱卸荷），压力油推动分配器的活塞动作（详见分配器工作原理），各活塞供送出的润滑油在出口与压缩空气混合，并在压缩空气的带动下通过连接管路送到润滑点。四、系统特征1、设置有油气供应主站，油箱容积500L，供气管径DN20；2、设置有压缩空气处理装置，可对供向系统所有油气分配混合器的压缩空气进行预处理；3、设置有PLC电气控制箱，可对系统的运行工况实行程序化全自动控制；4、双线油气分配混合器内有运动件和密封件，不适宜长时间在有高温辐射工况区域安装使用，给油动作无监控，不给油不易发现；若每点配设电气信号监控，则电气系统复杂，投

29、资大；5、此系统扩展性不受限制，可以随时增减润滑点数；6、双线油气分配混合器，采用模块式组合设计，现场油量变化调整及故障处理方便简单、快速。6. 双线递进式油气润滑系统一、系统组成及应用范围双线递进式油气润滑系统主要由油气供应站（含PLC电控箱），双线式油分配器、单线递进式油气分配混合器及管路附件等组成。主要用于设备润滑点多、分布范围广、区域性给油需监控的场合。二、系统原理图三、工作原理如上图所示，油气供应站设有一根供油主管和一根供气主管，所有双线式油分配器的进油口和单线递进分配式油气分配混合器的进气口分别并接在供油主管和供气主管上。在系统工作时，供气主管内压缩空气常通，站上的高压油泵按设定的

30、周期定时向系统的二条供油主管交替供油，双线油分配器定量分配送出的油再分送到各个单线递进分配式油气混合器进行若干份的油再分配，并在出口处与压缩空气混合，在压缩空气的作用下通过输送管路送至各润滑点。四、系统特征1、设置有油气供应主站，油箱容积500L，供气管径DN20；2、设置有区域性分段检测给油工况的双线油分配器，可对本段范围内的给油工况进行实时监控；3、设置有压缩空气处理装置，可对供向系统所有单线递进分配式油气混合器的压缩空气进行预处理；4、设置有PLC电气控制箱，可对系统的运行工况实行程序化全自动控制；5、单线递进分配式油气混合器内有运动件，所以不适宜在高域区域安装使用；6、此系统扩展性受限

31、制，在现场不能随意增减油气供应点。4 举例油气润滑的产品及运用4.1 TRTYQZ-*-*型单线油气供应站一、结构特点及应用范围TRTYQZ-*-*型单线油气供应站，是集润滑油液储存、增压过滤供送、压缩空气处理和PLC电气控制于一体的机电仪一体化产品，有二种流量规格，适用于单线二分式油气润滑系统中。二、性能参数型 号公称压力供油量油箱容积电机功率电加热功率空气压力TRTYQZ-*-*10MPa0.28L/min0.5L/min500L0.37kW4kW0.40.6MPa三、外形图四、原理图五、型号说明六、功能说明该站主要由油箱（带电加热器、液位计、电接点温度计、空气滤清器、液位控制器）、两台高压油泵装置（一备一用）、溢流阀、电磁阀、过滤器、压力控制器以及气动三联件和PLC电气控制柜等组成。在电动机的牵引下油泵工作，