（机械电子工程专业论文）油雾润滑装置研发及工程软件研究.pdf

东北人学顺l 学位论文 摘要 油雾润滑装置研发及工程软件研究 摘要 在工业飞速发展的今犬，急需夫量的、新型的、先进的润滑方式束代侍传统 的润滑方式，使设备能够达到高效二车、低故障、节能与环保运行。油雾润滑方式 则作为一种先进的润滑方式，n 我旧研发起步较晚。目前国内一些大型食、使用 的油雾润滑设备主要依粕r 进li ，这随荷也带来了一系列的问题，即进i1 发各昂 贵，围外对此核心技术肇断i l p i 后服务滞后。正是基于这种情况，课题组住埘国 外技术的引进、消化、吸收的壤 l ：| 依靠强大的技术支持，进行一系列理沦探 索和实验工作，丌发出符合我旧l j 场需求的、适用于不同润滑要求的、系列化的 油雾润滑装置。陔系统具有适麻性强，f i 动化程度高，具有防爆和各种报警功能。 且该装置的成功丌发能够存定程度 ：填补国内的空白，发展民族产品，以提高 设备的装备水平，具有现。耍的理论意义和实际意义。 首先，本文对油雾 | = | 4 滑装胃的实验台进行搭建，在此基础上从油雾发牛器工 艺结构方面进行对油雾发， - $ jl n 分析，尔后通过实验获得大量的数据，用m a t l a b 软件进行数据处理，确定影响雾化效果的主要因素是：润滑油温度、空e 温度、 空气压力、空气流量、雾化器结构及气液质量比等因素，并拟合出了雾化鞋与各 个参变量之间的关系曲线，指 h 了雾化效果的最佳值及最佳范围。 其次，根据实际的要求及参照有关困外同类产品的技术资料，针对影响油雾 发生效果的因素( 空气压力、窄气的清f 卉度、空气温度，润滑油温度及其柏应的 液位) 进行控制并设计了相应的f 乜气原理图。并依据其研发产品即将投放l f j 场的， 根据不同阶段的要求作了相应的改动，即可分为一期、二期等等。 最后，考虑进一步的提高其“品的自动化和为了便于用户加深j c = _ 其所购产品 的了解，便于用户在购买其产品时可根据自己的实际情况进行产品的选型挝供方 便，便于用户在使用过程中，可针埘所出现的问题提供有价值的咨询信息便于 用户对公司和产品的了解。特别为恢产品配备了相应的软件包，浚工程软件是用 v b 语言进行编制，可以分为四大模块，分别是产品计算选型模块、故障渗断模块、 v c d 播放模块、用户查询模块。 关键词：油雾润滑凝缩p l c工程软件 东北人学坝i 学位论文 a b s t r a c t d e v e l o p m e n to fo i lm i s tl u b r i c a t i o nd e v i c ea n dr e s e a r c ho f s o f t w a r ep a c k a g eo fo i lm i s t l u b r i c a t i o nd e v i c e a b s t r a c t t o d a y ，w en e e da d v a n c e dl u b r i c a t i o ni no r d e rt oe q u i p m e n tt h a tm a k e si t r u nh i g h e f f i c i e n c y , l o wb r e a k d o w n i ti st h a tt r a d i t i o n a ll u b r i c a t i o nm e t h o dc a n n o td oi ta n do i l m i s tl u b r i c a t i o nt h a ti saa d v a n c e dl u b r i c a t i o ni sn o tr e s e a r c h e d y e t u n d e rt h i s c o n d i t i o n ，t h ea d v a n c e dl u b r i c a t i o nm e t h o di sn e e d e dt or e s e a r c ha c c o r d i n gt ot h e m a r k e t t h es e v e r a l l yf a m o u s ，i n t e r n a lh u g ec o m p a n i e su s et h eo i lm i s td e v i c em a i n l y r e l y i n go nt h ef o r e i g nc o u n t r i e s s u c hr e s u l t sa r et e c h n o l o g ym o n o p o l ya n dc a n n o tk e e p u pw i t ha f t e r - s e r v i c e o u rr e s e a r c hg r o u pc o n s i d e r si ta sa t a s ku n d e rt h i sc o n d i t i o n o n t h eb a s eo fi n t r o d u c i n g ，d i g e s t i n ga n da b s o r b i n gf o rf o r e i g nt e c h n o l o g ya n dr e l y i n go n n e ut e c h n o l o g ya d v a n t a g e ，o nt h eb a s i so ft h e o r ya n a l y t i c a la n dd o i n ge x p e r i m e n t a t l a s t ，o u rr e s e a r c hg r o u ph a sd e v e l o p e dt h es e r i a lp r o d u c t st h a ta r es t r o n gt oa p p l yi nt h e e v e r yf i e l ds u c ha sm e c h a n i c s ，m e t a l l u r g y , t e x t i l ea n ds oo n i ti so fp r e v e n t i n g e x p l o s i o na n da l a r mf u n c t i o n t h es u c c e s s f u ld e v e l o p m e n to fo i l m i s tl u b r i c a t i o n e q u i p m e n tc a nf i l lu po u rc o u n t r y sv a c a n c ya n dd e v e l o pn a t i o n a lp r o d u c t i o ni no r d e rt o e n h a n c et h ee q u i p p e dl e v e lo ff a c i l i t i e sa tad e g r e e ，w h i c hi s p r o v i d e dw i t hr e a l i s m a c a d e m i ca n da c t u a lm e a n i n g b e c a u s eo i lm i s tl u b r i c a t i o ne q u i p m e n th a sp e c u l i a r a d v a n t a g e sa n df a r r a n g i n ga p p l i c a b i l i t yi na c t u a lu s ea n di ti s n tw i d e l yu s e di no u r c o u n t r y ，t h i se q u i p m e n th a sw i d e ，p r o m i s i n gm a r k e t i n gs p a c ea n dp o t e n t i a lf o r e g r o u n d t h i sp a p e rm a yb ed i v i d e di n t ot h et h r e ep a r t s t h ef i r s t p a r t i st ob u i l dt h e e x p e r i m e n t a lp l a t f o r m ，w eg e tal o to ft h ef i r s t h a n d ，o r i g i n a l l ye x p e r i m e n t a ld a t a ，t h e n a n a l y s e sp u l v e r i z a t i o nm e c h a n i s mo fo i l m i s tl u b r i c a t i o nt h r o u g hi ta n da n a l y s e s i n f l u e n tf a c t o r ss u c ha sa i rp r e s s u r e ，a i rf l o w , o i lm i s tp r e s s u r e ，o i lt e m p e r a t u r e ，s t r u c t u r e o ft h eo i lm i s tg e n e r a t o r , r a t i oo fa i ra n dl i q u i dq u a n t i t y , l u b r i c a t i n go i lv i s c o s i t ya n ds o o ni nd e t a i l i nt h el a s t ，w es i m u l a t er e l a t i o nc u r v c so fa t o m i z a t i o nq u a n t i t ya n dv a r i o u s p a r a m e t e r sb yal a r g en u m b e ro fe x p e r i m e n t a ld a t a t h em a i nf a c t o r so fi n f l u e n c i n g a t o m i z a t i o ne f f e c ta n dt h er a n g eo fi t so p t i m a lv a l u ea r cd i s c o v e r e d i nt h es e c o n d ，t h ee l e c t r i c a lt h e o r yo fi ti s d e s i g n e da c c o r d i n gt ot h ef o r e i g n t e c h n o l o g ym a t e r i a l s ，t h en e e d e dv a r i a b l ei nt h eo p e r a t i o na n dt h ee l e c t r i c a le l e m e n t s 查! ! 查兰里圭兰堡兰塞笪型 a r ec h o s e n b y t h e g o o dr a t i o o f f u n c t i o na n dp f i c e a t t h es a m e t i m e , t h e p r o d u c t t h a t w e d e v e l o pi sa i mt ot h em a r k e t ，s o i ti sf a l l e f li n t ot h ef i r s t g e n e r a t i o n , t h es e c o n d g e n e r a t i o n i nt h ee n d ，e n g i n e e r i n gs o f t w a r ei sd e v e l o p e di nv i s u a lb a s i c 6 0w h i c hi sa p o p u l a r c o m p u t e rl a n g u a g ei no r d e rt h a tc u s t o m e rc a l la c q u i r ea 1 1k n o w l e d g eo fo i lm i s t l u b r i c a t i o n f o re x a m p l e ，c u s t o m e rc a nc h o o s et h ep r o d u c t st y p ea c c o r d i n gt ot h e i r s u r r o u n d i n g s , c a l c u l a t et h eo i lc o n s u m p t i o no rt h en u m b e ro ft h el u b r i c a t i o na n dg e t v a l u a b l ei n f o r m a t i o nf r o mt h ed a t a b a s eb ym a k i n gu s eo fi t e n g i n e e r i n gs o t h v a r ei s m a d eu po f t h ef o u rp a r t s ：c a l c u l a t i o na n dc h o o s e ，b r e a k d o w nd i a g n o s e , v c dd i s p l a y e r , c u s t o m e rq u e r ya n ds of o r t h k e y w o r d s ：o i lm i 瓯c o n d e n s a t i o n ，p l c ，e n g i n e e r i n gs o f t w a r e r v 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的精心指导下完成的。论文 中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发 表或撰写的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 2 本人签名：哆，午行、 日 期：( 抄面) ， 东北人学顿卜学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题的背景及来源 动力能大都属于二次能源，址能源中最蠢贵的。当前世界每年消耗约1 5 亿吨 汽油、柴油、喷漆燃料和重油，以及大量的天然气和煤炭。世界能源总消耗量的 5 0 6 0 消费在各种数以力计的动j 机械e 。而这些机械当前的能源有效利用率平 均只有3 0 左右。据德国v o g e l p o h l 教授测算，令t | _ ：界生产能源的1 3 到1 ，2 损失在 摩擦磨损上，近年英国h p , j o s t 教授指出，雌界消费能源的3 0 4 0 消耗在摩擦磨 损上。也就是说全世界每年约何 1 5 于2 0 亿吨石油的能源白白消费在摩擦磨损中 1 1 i 。当然，这些摩擦磨损的一部分是可以常省f 束的。按当前能源消费水平推测， 全世界至少有相当于1 0 亿吨石油的能源，t 叮以通过改善摩擦磨损节省下来。一些 发达国家进行了大量的丌发研究l ：作，如h 本通过规定省能润滑设计和操作方法 及采用节能型润滑油，已使机械的摩擦磨损大大降低，因而节省动力1 0 砣0 9 6 ，单 是采用省能润滑油，就具有节能5 1 0 的效果。根据1 9 6 6 英国教育科学部调研组 提出的j o s t 报告指出，1 9 6 5 年英国：j 二业部门由于搞好摩擦润滑，改进润滑剂和机 械摩擦润滑设计，改善润滑维护操作规程及管理制度，正确使用润滑剂搞好机械 的摩擦润滑，每年节约能源价值约为2 0 0 0 疗英镑，节约润滑剂价值约5 0 0 万英镑， 同时，由于搞好机械的摩擦润滑，提高了机械设备的效率和延长运转周期及耐用 寿命，所获得的经济效益达5 1 5 1 1 ( ) j 英镑，而后于1 9 7 4 年再次调查研究测算每年 经济效益达8 7 2 3 0 万英镑，由此叮见，搞好润滑所获得的经济效益是很大的。 我国能源产量和消耗量均列世界第三，可见我国的能源及润滑油节约潜力是 巨大的若按国外的经验推算，我国的节能潜力折石油上千万吨，仅从改进机械 设备润滑，采用节能润滑技术，同时搞好机械设备的润滑维护，减少摩擦磨损， 而提高机械效率减少修理次数延长耐用期限而间接获得的经济效益，引用美国 按直接节能价值的5 倍计算，则每年可能增加的经济效益约4 0 0 亿元【“1 。由此可 见，正确地使用润滑剂使用先进的润滑方法，进行机械设备的合理润滑，以最 大限度地减少摩擦阻力、降低机械磨损，节省动力能源和延长使用寿命，发挥机 械的最高效率。各国都十分重视加强润滑工作，提高润滑的现代化技术和管理水 平并积极开发有关科学技术，改善润滑设备，改进润滑方法。i _ f 是在这样的背 尔北凡学坝i 。学位论_ ! = ! =第一章绪论 景下，油雾润滑技术作为一种新型的润滑方式便运用而生了。 该课题的提出是由沈阳佳益油雾有限公司和东北犬学液压气动研究所在经过 j - 泛的市场调研的摹础之上共同提出的。 1 2 国内外目前发展的现状及应用前景 油雾润滑是一种较为先进的润滑疗式，在现实的，f ! 产中应用还很不普及，但 是由于它有着其独特的优点，故此有着极强的牛命力。它是由管道引来的干燥、 清洁的空气送进油雾发生器中，利用文氏管的史氏效应或螺旋槽的涡流效应，产 牛的高速气流，将液态润滑油经过引射并雾化成悬浮卉：高速喷射流中的粒径为帅 的微细油颗粒，从而形成油雾，然后通过输送管道( 输送距离可长达5 0 m ，甚至 更远) 输送到不同类型的凝缩嘴后，可以凝缩成颗粒度不同的湿雾，以弥散到不 川类型的摩擦副之间，从而能形成油膜，起到润滑作用。 截止目前查阅的文献资料及网卜所查询的信息可知，国内从事油雾润滑系统 的主要单位有：太原液压研究所、 二海菜伯斯润滑技术公司、烟台杰瑞设备有限 公司等，其雾化机理都是基于文氏效应，油雾浓度不易控制、油雾颗粒度大、油 雾利用率低、动态监控参量少。国外掌握油雾润滑技术并能成功地运用于工业的 主要公司有：瑞士苏舍兄弟有限公司，德国毛尔布龙阿库卢贝制造业股份有限公 司，美国德克萨斯的l s c 公司等。他们虽属不同的国家，且生产不同型号的油雾 润滑装置，但是他们的原理及其功能却基本相似。对j j 美国的l s c 公司产品，( 如 图1 1 所示) 在国内有两家企业在用他们的产品，一是北京燕山石化公司( 两套) ， 一：是盘锦的辽河石化公司( 一套) 。同时也可从网站一卜蘸嘲到有关美国l s c 公司的 信息。该公司早在2 0 世纪6 0 年代就丌始研究油雾润滑，当时是利用文氏管的文 氏效应来产生油雾。随着时问的推移，到8 0 年代，研制出利用涡旋效应来产生油 雾的发生装置，该装置与以前的相比具有油雾颗粒度更小，成雾量高，且油雾浓 度可以调整，同时该装置采用微机控制，使油雾润滑系统自动化程度得到了很大 的提高。如美国的l s c 公司的s s v 型雾化就具有气体温度、润滑油温度、油箱液 位的自动控制、远程报警、本地报警及其相应参数的设定；并具有自动的加油系 统，同时具有在线监控和编程的功能。而对于油雾集管压力、供气压力、气源压 力、供油压力及油雾浓度的变化则是经过相应的阀进行手动调节。而对于太原液 压研究所所研制的雾化装置( 原理是利用文氏效应来产生油雾) ，则与上述装置相 比，没有实现微机控制，雾化原理虽然相似但在雾化效果与产品的制作工艺与国 第一节绪论 外的同类产品相比存在着一定的差距。 幽1 1 美国l s c 公司的， f i g 1 1l s cp r o d u c tm a d ei na m e r i c a 油霉润滑方式作为一种先进的润滑方。，有着很j “的应用范围，可适用于石 化、冶令、纺织、机械等众多领域，对滚动轴承、滑动轴承、齿轮、链轮、滑 动嘶等多种摩擦副进行润滑。由于我幽对油雾润滑的丌发起步较晚，且没有形成 一定的规模，因此，目前国内，国际市场基本上由美国l s c 润滑系统公司，德国 毛尔伽龙阿库卢日制造业股份有限公司，瑞士苏舍兄弟公日等几家大公司所垄断。 另外，他们控制全球油雾润滑9 0 以j ：的份额。美国l s c 润滑系统公司每年可销 售2 4 ( ) ( 1 套最右油雾润滑装簧，销售收入u j 达到2 亿美元，仅在中国市场每年可销 售几卜套油雾润滑装置。主要销售方向是f i 化、冶金行业。 日前，我国在石化、冶金、纺织、煤炭等领域设备润滑系统大多采用传统的润 滑方式如石化行业几百家企业的各种簟j 玎设备、冶金m j ：百家企业数千套大、 中、小号用设备等的润滑系统，由于系统稳定性低需要专人监控，并且故障率高， 严重制约着设备运转率的提高。每年因扦时滑故障造成的直接损失高达几十个亿， 因此，为产品润滑方式的更新带来了巨大的发展空间。本产品具有广泛的市场发 展前景和巨大的市场空间。每年仅国内需求基可达到1 0 0 0 套以f i 。国外同类产品 每套价值l o 万美元，折合人民币8 0 多仃元。目前，本产品j 下在受到各相关企业 的关注，由于项目产品将伴随石化、冶金、纺织、机械等众多领域的发展而不断 创新，目前处于研发起步阶段较晚。国外平均价格高。在产品分销运输、配送和 技术培训等方面存在一定障碍，因此本产品与国外产品的性能价格比具有优势。 本项目成功研发将使我国在油雾润滑领域进入国际领先行列，开发出的产品在未 来与国外同类产品的竞争，将处于优势地位。故此对该产品研发将有着广阔的市 尔北人学“! ；! l 学位论文 第一章绪论 场前景。 1 3 课题的目的及意义 综观 i 前国内的润滑市场，油雾润滑技术，玎以晚是吲外产t 儿乎垄断了整个市 场，l ：! | j 使存在着国内产品，无论是在技术上，还产品的外观质量上与国外产品相 比还是存n ：着很大的差距。而对于大多数的国内企q k ，虽然知道油雾润滑方式是 砷 先进的润滑方式，使用其润滑方式将能明礁的提高设备的运行效果，降低其 故障；缸。似其装置的昂贵的价格也让一般企业望而上j 步，即使田内有一两家企业 自能j j 购炙其产品，但其产品的售后服务及技术支持k i p - i 设备简单、体积小、重量轻、动力消耗低且自动化程度高； 成本及维修费用低且便于集中管理： 散热性能好，压缩空气比热小，流速高易于带走摩擦热，降低摩擦副的 工作温度： 东北大学硕士学位论文第二章油雾润滑装置 油雾具有一定的压力，在轴承腔内可以起到一定的密封作用，以防润滑油 被污染； 可以大大降低设备故障率，减轻劳动强度，如下图2 1 所示； 系统主要元件都是高稳定性元件，系统可靠性高，且可实现远程控制与监 控。 s o o o 4 5 0 0 4 0 0 0 3 5 0 0 x 3 0 0 0 瓣 2 s o o 蹙2 0 0 0 藉1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 0 l 2345678 91 0 时问年 图2 1 美国两个烯烃加工厂机泵故障统计图 f i g 2 1c o n t r a s f i v ep u m pb r e a k d o w nc h a r ti nt h et w oo l e f i nf a c t o r yo f a m e r i c a 2 2 2 油雾润滑缺点 由于油雾润滑装置的工作需要用压缩空气气源，故此在气源缺乏的场合应 用受到了一定限制； 其装置的应用对环境有一定的污染，开环系统有约2 0 的润滑油通过排气 进入外界空气中，对环境有一定的污染，但采用闭环系统可以避免污染环 境的缺点： 油雾润滑设备虽有运行成本很低且投资回报较快，但其初始投资较高，在 严格控制投资费用或仅考虑短期利益时候，油雾润滑不一定是首选。 2 3 油雾润滑装置组成 在实际工作运行中油雾润滑系统可以用下面的结构图2 2 来表示，通过结构示 东北大学硕士学位论文第二章油雾润滑装置 意图可以很清楚的看出，油雾润滑系统从大的方面分，可以分为主机，管道及凝 缩和润滑摩擦副三大部分。在主机中有可分为由主、辅油雾发生装置和电控柜等 部分组成。 2 3 i 电控柜 图2 2 油雾润滑装置系统框图 f i g 2 2s k e t c hm a po f o i lm i s tl u b r i c a t i o nd e v i c e 电控柜也即油雾润滑装置的监控部分，该部分具有能对油温、气温、液位实 现控制的功能。内含的电气元件有p l c 、温控仪、阻容吸收器等电气元件。如对 液位的控制，其动作过程是当液位处于低位时，由液位变送器发出信号，信号传 之p l c 后，液位报警指示灯亮，提示用户加油，同时油加热器停止工作。当液位 升至上限时，液位变送器再次发出信号，并经p l c 后发出报警指示，提醒用户停 止加油，此时加热器开始工作。在正常工作时，加热器的工作状态是由智能数显 的、具有p i d 自整定的温控仪来控制，当温度低于设定温度时，加热器开始工作， 反之则，加热器停止工作。 东北人学坝l 学位| 卫 第一带油劣润坩挫胃 2 3 2 油雾发生装置 油雾发牛装置又町分为主雾化装置和辅助雾化装置，主雾化装胃是在1 f 常情 况下：1 i 作，辅雾化装置实际上是备用单元。这两个装置本质j 二并无实质性区别， 其组成都可以分为卜列几部分： 1 1 供气进入部件 由十。空气要进入雾化器，所以要对空气连续过滤、干燥、稳压、力热和嗌测。 压缩空气通过集成空。i 过滤器空气减压阀，由此过滤和控制进入雾化器的气流压 力，并山l 【i 力变送器监测和显示供气压力。然后，空气进入加热腔，由温度传感 器通过数控仪表控制空气的加热温度，当温度超过预设定值时，由控制仪表发出 信号切断窄气加热器，直到空气温度下降到预设定温度为止。这样将经过净化、 加热、稳j i 的爪缩空气提供至雾化器。 2 1 油雾q i 成 依折：卒气动力学理论，气流流经雾化器时由于气流的引射作用而在其内部形 成局部真空，此时油经过过滤器沿吸油管路被吸入雾化器，在雾化器内部油滴与 压缩空气混合油被压缩空气分割成不均匀的油颗粒，在雾化器的出h 处经超声 速气流的作用油颗粒被进一步地细化成不均匀的油颗粒而进入雾化箱，其中较大 的油颗粒九 苇力的作用下落回到油箱中，较小的颗粒( 颗粒直径在l 一5 帅之问) 留在气体中形成油雾，随压缩空气经管路被输送到润滑点。油雾集管出口处安装 有压力变送器，监控和显示油雾集管的油雾压力。雾化箱上装有安全阀，以确保 系统安全、a r 靠。同时该系统具有备用油雾发生单元，可实现与主油雾发生单元 之间的切换，目的在于短期使用，以便修理或维护主单元。 2 4 系统管路 油雾涧滑的管道可以分为两部分：一是给发生器供压缩空气管道。这部分管 道可以使用镀锌管或紫铜管，可按发生器产品规格选择其管径。二是油雾润滑管 道，它是发生器连接喷嘴主管，分支管和歧管 7 6 i 。油雾发生器出1 = 1 管称主管道， 下来是分芰管。而连接润滑点的则称之歧管。油雾润滑管道从设计到布置管网和 管子材料及油雾的排放都有不同的要求。 东北大学硕上学位论文第二章油劣润滑裂置 2 4 1 油雾润滑管道要求 油雾润滑使用的管f 材料应适合油雾流的通过，应能抗化学剂的侵蚀和适应 环境温度。一般采用低碳钢管或紫铜管，也可使用经阳极化处理的铝管。存移动 或摆动处可用橡胶挠性或合成橡胶管，管f 使用工作压力不超过o 1 9 6 m p a i 7 6 1 油雾润滑必须允许少量的油凝液得以流通不存留在管中，以避免产生油雾流 阻力。油雾压力很低，所以管f 连接时不要使用漆或胶粘剂，胶带之类的密封物， 以避免这些物质造成油雾系统中的喷嘴孔堵塞1 7 。 管道中油雾流速一般采用5 m s ，过高或过低则会产生过多的凝液沉积，面h 对输送稳定造成不利影响。 2 4 2 油雾输送管子内径 每段配管的内径即町按f 图2 - 3 选择电可按输送油雾量c l m 决定，肖计算每 段分管有多少歧管，每个歧管供几个喷嘴都确定之后则分管、歧管就可以计算出 支管和歧管直径，其管子内径由f 式给出i i ： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一 d ；1 7 c l m ( 2 1 ) d 输送油雾管f 的内径； c l m 管f 输送油雾量。 从发生器出来的总管直径要选择适当，否则系统压力降太大，对润滑将产生刁i 利 影响。也就是说离发生器近的喷嘴流量过火，而稍远一点的喷嘴还得不到足够的 流量，达不到润滑目的。 2 4 3 油雾管道斜度 输送管道的正确倾斜与选择管道直径一样重要，在尽可能的情况下，输送的 主管应朝着油雾发生器方向倾斜，一般推荐值为1 ：2 0 0 。大部分凝液产生存这段管 子之间，使管子向发生器倾斜是非常重要的，从油雾发生器油雾出口到第个润 滑点的长度相当于管予直径的三百倍。如果分管朝主管道倾斜，那么分管要高于 主管道，以避免产生“油袋”。( 所谓油袋是指管路系统中产生液体油聚集的地方) 型墅篁墅生兰量壁笙苎 苎三童鎏量塑翌茎兰 ，| - 尹 ， 、， ， 4 6 8 , 1 01 5 髫鞲曹，嚣。i “。”“7 c 管子i l | 径。i 图2 3 油雾流量、管子内径与最大允许长度之间的关系 f i g 2 - 3r e l a t i o no fo i lm i s tq u a n t i t y , p i p ed i a m e t e ra n d xl e n g t h 2 5 凝缩嘴 油雾经过管路传送到润滑点的油雾，还必须再重新凝缩成较大的油滴，才能 使摩擦副表面形成良好的油膜，起到最佳的润滑效果。因此，要根据不同类型的 摩擦副、油雾压力以及所需要的油雾量，安装不同类型的凝缩嘴。根据凝缩效果 的不同，凝缩嘴可以分为以下三类： 细雾型( 油粒约为5 岫) ；用于球轴承等： 粗雾型( 油粒约为3 0 p t ) ：用于滚子轴承、齿轮、链条传动等： 油滴型( 油粒约为4 5 p r o ) ：用于滑动轴承、滑动面等。 2 6 配雾器、润滑点与集油盒 在图2 2 油雾润滑装置的框图中，可以看到配雾器、润滑点与集油盒三项内 容其作用功能分别如下：配雾器的功能有两个：一是将下落管过来的油雾分别 - l l - 东北人学f ! ；j1 j 学位论文 弟一孽汕雾润滑装置 流向更多的润滑点，起到分路的作用；二一是将f i 落管中积油收集起来。润滑点实 质f ：是摩擦副，这也是油雾润滑的主要作用所在，l f 是通过摩擦副的良好运行来 体现出油雾润滑与其它传统的润滑方式相比出的独特的优势。集油盒的主要作用 住j ：当经过凝缩嘴凝缩过的油雾不可能在摩擦副容腔内1 0 0 的使用，肯定有一 部分飘逸出来，这时将飘逸出来的油雾通入到集油盒内，使油雾能够进一步的沉 降存集油盒内，进一步的减少油雾的外排，以减少对大气的污染，若油雾采用的 是闭环的排放方式，这时，可以将沉降在集油盒内的润滑油通过油泵送到油箱中， 起剑循环利用的作用。 2 7 润滑油选择 在润滑油选择十分重要，首先考虑被润滑的零件所需的油品，其次是油的粘 度。粘度不仅对被润滑的零件而占，又对油雾技生器产4 i 的气液比例有重要的影 响。油的粘度又受环境温度的约束。所以选择油雾润滑用油要全面考虑统筹安排。 油的种类：对于那些不使用e p 剂的应用所有工业用气轮机油的矿物油；对于 t 叮用e p 剂应使用适合雾化的油；用于工、和机动车辆齿轮的润滑油也使用。 油粘度：在一一般情况下，正常温度使用5 0 0 7 0 0 s s u 1 0 0 t 的油，在较冷的环 境f ，使用2 0 0 5 0 0 s s u ，1 0 0 下的油，在非常冷的情况。f ，润滑高速轴承使用的 5 0 3 0 0 s s u ，1 0 0 下的油，重载荷用油为1 5 0 0 2 3 0 0 s s u ，1 0 0 下的油，直径很大且转 速慢，半封闭齿轮可用3 0 0 0 6 0 0 0 s s u ，1 0 0 t 的油。 所选用的油雾润滑的油应具有以下的特征：低油雾漂泊特性；氧化稳定性、 防泡沫性、防锈性：极压负荷性；在高温及重负荷的情况下保持极佳的工作性能。 所有的油通常都可用在油雾发生器上对设备的运转零件进行油雾润滑。而以 下几种情况不能做油雾润滑的用油”： 像石墨悬浮的固体油； 防冻液超过5 的浓度，尤其是含硅酮不能使用； 使用含有有效e p ( e x t r e m ep r e s s u r ea g e n t s ) 剂的油时应小心谨慎，避免 发生化学反应，一旦产生化学反应会烧坏加热器元件： 含有乳化液或肥皂水的油不能使用： 矿物油可增加含去垢剂或含增加粘度指数的添加剂。 东北大学硕士学位论文第二章油雾润滑装置 2 8 油雾润滑装置的技术参数 参照国内外有关其同类产品的资料，依据我们研发出的一代和二代系列产品， 给出了有关的技术参数和相应的系列产品型号，以及型号所代表的具体含义。其 中一代和二代的差别之处在于反映在如下几个方面： 产品型号及技术参数 p r o d u c tt y p ea n dt e c h n o l o g yp a r a m e t e r 油雾压力供气压力油雾量油雾浓度最高油温壤高气温油箱容积重量 型号 ( p a )( i i p a )( n m l h )( g m )( )( )( 1 )( k g ) 0 m l d i 一8 y8 o m l d i 一1 2 y1 2 1 58 5 o m l d i - 2 0 y 4 0 0 0 0 3 2 0 3 1 06 08 0 0 m l d i i 一1 2 y 6 0 0 00 5 1 22 01 0 5 o m l d i i 一2 0 y2 0 型号说明： 润滑油 油雾量( n m 3 h ) 产品序列号 油雾润滑装置 1 ) 电控方面，第二代的电控无论是从原理方面，还是从电气元件选型方面与 第一代产品相比都有了很大的改善，控制的点增多，电气元件的可靠性增强，防 爆电控箱防爆等级增高，箱内电气元件的布置更趋于合理。 2 ) 油雾装置的核心部件雾化器无论是从结构上，还是从加工工艺上都 得到了很大提高。 3 ) 产品的外观形状与前一代相比都得到了很大的改观如在第二代产品的外 观设计中，我们聘请了专门的工业设计人员进行了富有成效的指导 4 ) 在二代产品的研发过程中，为了提高其产品的自动化水准，为其配备了计 东北大学硕士学位论文第二章油雾润滑装置 算软件系统，通过该软件用户可以进行油雾量及润滑点的计算。 2 9 本章小结 在本章节涉及了油雾润滑装置的介绍、特点、部件( 电控柜、油雾发生装置、 系统管路、凝缩嘴) 及相应结构的主要功能，其装置的管路系统进行详细的阐述 及其润滑油选择的注意事项，最后，还介绍了我们研发的系列产品及相应的技术 参数。 东北大学硕士学位论文第三章油雾实验分析 第三章油雾实验分析 3 1 实验台搭建 油雾润滑方式与传统的润滑方式相比是一种较为先进的润滑方式，在各个领域 尚未广泛应用，其润滑效果也没有被大家广泛接受。而我们课题组自成立以来的 研制目标则是立足于市场，研发的产品则必须经过实际运行的检验。为了确保研 发产品的可靠性，准确性，实用性。在对国外相关资料的消化，吸收的基础上， 搭建了实验台，下图即为实验台的示意图3 1 ( a ) 及图中序号分别是：1 球阀；2 流 量计；3 分水滤气器；4 减压阀：5 气压变送器；6 空气加热器；7 气温传感器：8 液位变送器：9 油温传感器；1 0 雾化器组件：1 1 油雾主管路；1 2 雾压变送器；1 3 配雾器；1 4 凝缩嘴；1 5 摩擦副：1 6 雾化箱；1 7 集油盒；1 8 安全阀；1 9 液位计： 2 0 吸油管；2 1 油加热器，图3 1 ( b ) 是雾化装置主体箱内具体布置图片。 图3 1 ( a ) 油雾润滑装置示意图 f i g 3 1 0 ) d i a g r a m m a t i cd r a w i n go f o i lm i s tl u b d c a t i o nd e v i c e 1 5 东北大学颂士学位论文 第三章油雾实验分析 图3 1 ( b ) 雾化装置主体箱 f i g 3 1 ( b ) m a i nb o d yo f t h eo i lm i s td e v i c e 通过上图3 1 ( a ) ，我们可以清楚看出实验台示意图可以分为三大部分，分别是油雾 发生的主模块，输送管路及在摩擦副部位的凝缩部分。通过该实验台，获得了大 量的第一手实验数据，通过对实验数据的分析处理，得出了许多有益的结论与规 律，在一定程度上也验证了先前理论分析的准确性。本章就是着重对实验的分析 及相应的实验数据的处理。 3 2 雾化机理 雾化器是油雾润滑装置的核心部件，作用是将润滑油雾化成无数微小雾滴。 我们研发雾化器的结构示意如图3 2 所示，图中序号分别为1 压缩空气入1 3 ：2 吸油 1 3 ；3 暇入室；4 套管，其雾化过程是利用引射作用并将润滑油雾化，所谓引射在下 图的示意图中，序号1 可以看成是一个喷管，当有一股一定压力的气流流经喷管 喷出时，形成主射流，这时主射流会将自身的一部分动量传给周围的流体，从而 带动周围的一部分流体一起向前运动。若如果在1 的外面套一个套管即序号2 ，这 样便限制了射流与外界的接触。在这种情况下，由1 出来的气流仍会卷吸一部分 周围的流体向前运动，于是在射流的周围形成一个低压区，油箱中的液体便会随 着吸油管进来，与喷管喷出的流体混合后，经套管的另一端输出，这种利用一股 较高速度的流体的射流将另一股静止或低速的流体吸进来相互混合的现象即 为引射现象【1 3 】。在利用引射现象的条件下，其雾化过程可用图3 - 3 来表示。当有压 查! ! 查堂堡主堂焦堡墨 墨三里垫蒌塞丝坌堑 气流流经一圆柱体时，圆柱体的压力分布情况如图3 3 a 。图中p 。与v 。是远离圆 柱体处气流的压力与速度。正对着来流方向的圆柱体表面，即角度口= 0 处的压力 最高，等于来流的总压力。随着角度的增大，圆柱体表面压力越来越低，在p = 8 4 0 处，气流便从圆柱体表面脱开而发生分离，分离区的压力为很低的负压。气流绕 过圆柱体后，在其后方形成旋涡( 如图3 3 b ) ，该处的压力为很低的f 压，同样， 当有压气流流经球形油滴表面时，如同气流流经圆柱体表面一样，油滴表面的压 力分布也是不均匀的。油滴在这种分布不均匀的压力场及本身表面张力的作用下， 将发生如图所示的雾化过程，大的油滴被气流一层一层地吹离撕碎，最终雾化成 粒度为微米级的油颗粒( 如图3 3 c ) ，这种过程在瞬间完成的1 1 3 1 。由于我们的雾化 器是安装在油箱内，在这种情况下，经喷管的较大的油滴落回到油箱，颗粒度较 小的油滴则逸出油箱经输送管路输送到摩擦副部位。 图3 2 雾化器示意图 f i g 3 2d i a g r a m m a t i cd r a w i n go fo i lm i s tg e n e r a t o r 3 3 油雾浓度测定 油雾浓度的大小是衡量润滑油雾化效果最主要的指标之一，它是指在自然空 气状态下每立方米空气中所含润滑油的质量。其测量方法可分为直接测量法和间 接测量法两种。直接测量法主要是运用自动粒子计数器和红外气体分析仪直接对 油雾进行测量；间接测量法主要是涉及油吸附和定量分析两个步骤，油吸附的方 法主要有脱脂棉、定量滤纸吸附、萃取溶剂吸附及脱脂棉、定量滤纸吸附等方法， 而定量分析方法有称重法、红外分析法、光电比浊法和紫外分光光度法等方法进 行分析计算1 1 3 , 8 2 l 。依据现有的实验条件和实验器材，经过多次的探索实验。最终 采用的是脱脂棉、定量滤纸吸附对油进行吸附，用称重法进行对吸附油定量分析。 东北大学硕士学位论文第三章油雾实验分析 其具体实验方法如下 一嵌嘲张，】 = = = ：尝曲力 b 三。i 影 图3 3 雾化原理不恿幽 f i g 3 3s k e t c hm a p o fp u l v e r i z a t i o nt h e o r y ( 1 ) 用脱脂棉或脱脂的玻璃棉和定量滤纸作为吸附过滤材料分段放入取样管 内( 取样管应预先用无水乙醇洗净并烘干) ，通入油雾进行油分的吸附。此方法可 以有效地吸附o 1 l a m 以上的油颗粒。但为了防止0 0 0 1 至o 1 岫的油粒子穿透，可 以在取样管内加上2 至4 层定量滤纸。 ( 2 ) 用量程为3 1 k g ，精度为1 9 的电子称对放有脱脂棉或脱脂的玻璃棉和定 量滤纸取样管进行通入油雾前后的重量测量，其重量分别记作m l 和m 2 ，二者之 差就是在规定的时间内所吸附的油量mzm 2 一m l 。 ( 3 ) 通入空气的体积，则采用的是玻璃转子流量计进行测量，用浮子流量计 测量压缩空气( 压力为p ，) 的流量q l ，再根据公式q 。q 1 ( 鱼二旦) 计算出生成油 p “ 雾的总体流量( q ) 。 油雾浓度为： p = p 油雾浓度( g m 3 ) m 雾化量( 占) q 空气流量( m 3 1 1 ) 通过上述3 个步骤就可以进行油雾浓度的测试。 ( 3 1 ) o 2 j 曾q 一越是)| 东北大学硕士学位论文第三章油雾实验分析 3 4 影响雾化效果分析 为了更为准确的通过实验分析出影响雾化效果的主要因素，我们对所涉及到 实验条件，实验设备都作了较为严格的要求，如采用空气压缩机作为供气源，供 气压力保持在0 3 。0 5 m p a 之间，空气在进入雾化器之前必须经过干燥、净化处理， 实验用的油为4 6 # 机械油，实验数据采集间隔为3 0 m i n 采样一