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啤嶺機電設備（上海）有限公司
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  2. 軸承知識

油氣潤滑應用在軋機軸承上的優勢

2014-02-08

劉偉
（唐鋼冷軋薄板廠，河北 唐山 063000）
　　摘　要：通過闡述油氣潤滑的工作原理和基本構造，分析其在軋輥軸承上的應用情況，進而和傳統潤滑的對比，突出其在應用在軋機軸承上的優勢，從而證明油氣潤滑能不僅提高了軋輥軸承的使用壽命，降低軸承的消耗，其應用在軋機軸承是成熟可靠的。
　　關鍵詞：油氣潤滑；軋機軸承；傳統潤滑
　　0　前言
　　現代冷軋軋機中，支撐輥軸承大多采用油氣潤滑。軋機軸承的工況條件有如下幾個突出特點：一是軸承負荷大，軸承座內裝配有四列圓錐滾子軸承或四列圓柱滾子軸承，整個軸承的直徑和寬度相對較大；二是潤滑部位點多面廣，潤滑困難。由于是串列軸承，存在多個摩擦副，輥頸處的密封也需要潤滑，在供給潤滑時應采取快速和滲透性強的方式并在軸承座內對潤滑進行二次分配，既要求潤滑劑能夠快速地滲透到各個摩擦副，同時還要考慮以不同的潤滑量分別供給軸承和輥頸密封；三是由于采用了工藝軋制液（乳化液等），軸承座受到乳化液的沖刷，乳化液不可避免地侵入到軸承座危害軸承；四是由于工藝的需要，軋輥在每軋制2-3班后就必須更換。因此軋機軸承由于潤滑不良而頻繁損毀，嚴重時甚至使軸承座和軋輥報廢，不僅導致很大的設備和停機損失，廢品率提高，而且備件和維修費用也不堪重負，并長期污染環境。另外，由于潤滑系統的干油或稀油的外泄對乳化液及乳化液系統等構成嚴重影響甚至縮短了乳化液的更換周期，并影響帶鋼表面質量等，這給冷軋生產帶來了諸多困難和挑戰。因此，在冷軋帶鋼生產中，傳統的軋機軸承潤滑方式如干油潤滑、稀油潤滑或油霧潤滑已難以滿足現代生產的需要，采用一種新型的潤滑技術代替原有的潤滑方式勢在必行，目前油氣潤滑以它獨有的優勢在冷軋機組中逐漸得以推廣。我唐鋼冷軋薄板廠的酸軋軋機支撐輥軸承就是采用了油氣潤滑，使用效果較好，至今未出現過由于潤滑不良而造成的燒損軸承情況。
　　1　油氣潤滑的基本原理
　　單相流體油和單相流體壓縮空氣混合后就形成了兩相油氣混合流，兩相混合流中油和壓縮空氣并不真正融合，而是在壓縮空氣的流動作用下，帶動潤滑油沿管道內壁不斷地螺旋狀流動并形成一層連續油膜，Z后以精細的連續油滴的方式噴到潤滑點。也因此，在油氣潤滑系統中，總共有三種介質即油、氣和油氣混合氣；對應的也就有三種介質管道及油管、氣管和油氣管。
　　在油氣管中，油的流動速度和壓縮空氣的流動速度大相徑庭，油的流動速度遠遠小于壓縮空氣流速，而從油氣管中出來的油和壓縮空氣也是分離的，因此，壓縮空氣并沒有被霧化這是油氣潤滑和油霧潤滑的重大區別。換句話說，油氣潤滑和油霧潤滑在流體的物理性質上有天壤之別。在油霧潤滑中，油被霧化成0.5-2μm的霧粒，而且油和氣兩種流體的流速是相等的，而在油氣潤滑中，油是以連續油膜的方式被導入潤滑點并在潤滑點處以精細油滴的方式噴射出來的，如果拿一張白紙放在油氣管出口處，會看到白紙上有星星點點的油滴。
　　在油氣管道中，由于壓縮空氣餓作用，起初潤滑油是以較大的顆粒呈間斷狀地粘附在管道內壁四周，當壓縮空氣快速流動時，油滴也隨之低速緩慢移動并逐漸被壓縮空氣吹散、變薄，在將到達管道末端時，原先是間斷地粘附在管壁四周的油滴已以波浪形油膜的形式連成一片，形成了連續油膜，被壓縮空氣以精細的連續油滴噴入潤滑點。
　　2　油氣潤滑和傳統潤滑的比較
　　油氣潤滑被稱為“氣液兩相流體冷卻潤滑技術”，是一種新型的潤滑技術。它與傳統的單相流體潤滑技術相比，由于其成功地解決了干油潤滑、稀油潤滑和油霧潤滑所無法克服的難題，因此它具有其他潤滑方式無可比擬的優越性。油氣潤滑與傳統潤滑方式的技術特性比較分析：
　　2.1 潤滑劑的利用率：干油潤滑的大部分潤滑劑會從軸承座的密封處排出，僅僅起填充及密封作用，并不能真正起潤滑作用，浪費嚴重，其耗油量是油氣潤滑的20-100倍。稀油潤滑的部分潤滑劑從軸承座的密封處排出，真正起潤滑作用的潤滑劑不到2％，大部分潤滑劑用于冷卻作用，所有油品使用一段時間之后必須全部更換；由于漏損及使用一段時間之后油品須全部更換，因此實際耗油量是油氣潤滑的10-30倍。油霧潤滑雖然僅有少量的潤滑劑從軸承座排出，但因潤滑劑粘度大小的不同而霧化率不同，對潤滑劑的利用率也只有約60％或更低；其耗油量是油氣潤滑的10-12倍。而油氣潤滑由于耗油量極小，只有微量的潤滑劑從軸承座排出，如果做成循環型系統，可實現零排放，其潤滑劑100％被利用，其耗油量是干油潤滑的1/20-1/100；是稀油潤滑的1/10-1/30；是油霧潤滑的1/10-1/12。
　　2.2 系統給油的準確性及調節能力：干油潤滑和稀油潤滑能實現定時定量給油，可以在一定范圍內對給油量進行調節。油霧潤滑的加熱溫度、環境溫度以及氣壓的變化和波動均會使給油量受到影響，不能實現定時定量給油，對給油量的調節能力極其有限。而油氣潤滑不僅可實現定時定量給油，而且可在極寬的范圍內對給油量進行調節。
　　2.3 在惡劣工況下的適用性：干油潤滑的軸承座內沒有正壓，外界臟物、水或有化學危害性的流體會侵入軸承座并危害軸承；不適用于對高速（或極低速）、重載、高溫和軸承座易受外界侵蝕的場合。稀油潤滑的軸承座內基本沒有正壓，外界臟物、水或有化學危害性的流體會侵入軸承座并危害軸承：雖可用于高速（或極低速）、重載場合，但對高溫環境的適應性差，不適用于軸承座易受外界侵蝕的場合。油霧潤滑的軸承座內的正壓較小，在0.002Mpa以下，不足以阻止外界臟物、水或有化學危害性的流體侵入軸承座并危害軸承；在高速、高溫和軸承座易受外界侵蝕的場合適用性差；不適用于重載場合。而油氣潤滑的軸承座內的正壓較大，約0.03Mpa-0.08Mpa，可有效防止外界侵蝕；適用于高速（或極低速）、重載、高溫和軸承座易受外界侵蝕的場合。
　　2.4 系統監控性能：干油潤滑、稀油潤滑和油霧潤滑的監控性能較弱或一般；而油氣潤滑所有動作元件和流體均能實現自動監控。
　　2.5 軸承使崩壽命和投資收益：在軋機軸承潤滑中，干油潤滑和稀油潤滑的軸承使用壽命較短或一般；投資收益一般，消耗大，成本高。油霧潤滑的軸承使用壽命適中；投資效益較好。而油氣潤滑的軸承使用壽命很長；投資效益Z優。
　　2.6 系統的環保性：干油潤滑大量的油脂從軸承座中溢出并污染環境或其它介質（水、乳化液等），使用過的干油處理困難且須花費一定費用，每次更換軸承時都要對軸承上粘附的厚厚的油脂進行清洗。稀油潤滑的部分稀油從軸承座中溢出并污染環境或其它介質(水、乳化液等)。油霧潤滑在霧化時有20％-50％的潤滑劑通過排氣進入外界空氣中成為可吸入油霧，對人體有害并污染環境。而油氣潤滑的潤滑油不會被霧化，也不和空氣真正融合，油品利用率高，對外界污染極小。如果做成循環型系統，可實現零排放。
　　3　結語
　　綜上所述，油氣潤滑油潤滑和油霧潤滑技術具有明顯的優越性，同時一些冷軋廠的生產實踐也證明了油氣潤滑技術在冷軋生產上的采用是成熟可靠、經濟環保的，值得推廣。由于采用油氣潤滑，不僅提高了軋輥軸承的使用壽命，降低了軸承的消耗和維修費用，而且提高了軋機設備的作業率。同時，潤滑劑的消耗大幅度降低，既節約了成本，又減少了污染，還降低了水處理的費用。油氣潤滑作為新一代的高效節能潤滑方式已經在世界范圍內獲得了越來越廣泛。

來源：《華東科技》2012年第8期