油气润滑的概念与工作原理

1、油气润滑的概念与工作原理.什么是油气润滑？简单地说，将单独供送的润滑剂和压缩空气进行混合并形成紊流状的油气混合流后再供送到润滑点，这个过 程就是油气润滑。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。油气润滑的基本原理图是油气流形成的示意图，单相流体油和单相流体压缩空气混合后就形成了两相油气混合流，两相油气混合 流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壁不断地螺旋状流动 并形成一层连续油膜，最后以精细的连续油滴的方式喷到润滑点。也因此，在油气润滑系统中，总共有三种 介质即油、气和油气混合流；对应地也就有三种介质管道即油管、气管和油气管。聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。V泊=2-5 c

2、m/s丿賈 R“RQsE “5 / 5从图可以看岀，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（在某些特殊场合如机车轮缘润滑，油气的喷射速度可高达。），而从油气管中岀来的油和压缩空气也是分 离的，因此油并没有被雾化 一一这是油气润滑与油雾润滑的重大区别，换句话说，油气润滑和油雾润滑在流 体的物理性质上有天壤之别。在油雾润滑中，油被雾化为询勺雾粒，而且油和气两种流体的流速（即油雾的流速）是相等的；而在油气润滑中，油是以连续油膜的方式被导入润滑点并在润滑点处以精细油滴的方式 喷射岀来的，如果拿一张白纸放在油气管岀口处，会看到白纸上落有星星点点的油滴。残骛楼諍锩

3、瀨濟溆塹籟婭骤。图为油气管中的油膜状态示意图。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（图），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已以波浪形油膜的形式连成一片， 形成了连续油膜（图），被压缩空气以精细的连续油滴喷入润滑点（图）。酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。我们不妨做一个试验。在一个较平整的台面上每隔一段距离点一滴水珠并使之排成一行。在成行的水珠的一 端，沿着水珠排列的方向用力吹一口气，即可发现原先间隔排列的水珠此刻已被吹散并连贯起来，这与油气 在管道内的情形是

4、相似的。异质物体或系统中，各存在分界面的独立物质称之为相。自然界常见的物质有三 相即固相、液相和气相。油气就是一种两相流。在两相流中，两相之间不仅存在分界面，而且这一分界面是 随着流动而在不断变化的。两相流大致有三类：气体和液体共同流动的气液两相流；气体和固体颗粒共同流 动的气固两相流；流体和固体颗粒共同流动的液固两相流。油气大体上是一种气液两相流，但在某些特殊场 合如轨道类机车轨道及轮缘润滑中，压缩空气和含有高比例固体颗粒如石墨、精细铝粉等的特殊润滑剂混合 后流动，形成了气液两相和气固两相的混合型两相流体。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔。纵观润滑方式的发展历史，润滑与冷却是紧密联系在一起的，因为润

5、滑的作用是要降低作相对运动的零、部 件的配合面之间的摩擦与磨损，同时降低温升。因此冷却润滑技术作为摩擦学的一个分支一直在不断地发 展。单相流体冷却润滑（将单相流体如切削液及润滑油等浇注到冷却润滑区从而起到润滑作用）是得到普遍 应用的传统技术，在工程实践中得到了广泛的应用。当前机械工业产品正朝着高速、重载、高效、节能、自 动化程度高和使用寿命长的方向发展，单相流体冷却润滑技术已经远远不能适应机械工业发展的要求，通过 实践及不断探索，人们终于找到了一种新型、高效的冷却润滑技术，这就是气液两相流体冷却润滑技术。 养抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。油气润滑就是气液两相流体冷却润滑技术的典型应用，它通过形成的气液

6、两相膜隔开相对运动的摩擦面从而 起到润滑作用，同时由于含有大量的气体，速度较高的气液两相油气流还可以带走大量摩擦热，又起到了冷 却降温作用。我国研究气液两相流体冷却润滑技术方面的权威一一哈尔滨工程大学阎通海教授通过实验研究认为，在气液两相油气流中，液体与气体牢固地形成了气液两相膜，试验及实践结果表明，气液两相膜与单 相液体膜相比，承载能力大大提高，它的形成兼有流体动压和流体静压的双重作用。因此，不仅在速度高时 能够形成完整的气液两相膜，即使在速度较低时依然能够形成具有一定承载能力的气液两相膜，使作相对运 动的摩擦面始终处在良好的工作状态下，这是仅靠流体动压形成的单相液体膜无法比拟的。研究同时表

7、明， 喷射到润滑点的气液两相流体中的润滑油液体小颗粒在润滑区固体表面汇聚，同时，由高速流动的空气形成 的孤立分散的空气小气泡混合于汇聚在润滑区固体表面的润滑液之中，随着两摩擦表面的相对运动，在两摩 擦表面之间形成了气液两相流体润滑膜（即两相膜）。众所周知，粘度是润滑剂最重要的物理特性。研究还 表明，在同等润滑剂条件下，两相流的粘度明显大于单向润滑液的粘度。而且随着两相流中空气小气泡相对 体积含量的增加，两相流的粘度也增大，即普通粘度的润滑油形成的气液两相膜的厚度大于它的单向液体膜 厚度。显然，由于润滑膜厚度的增加，使润滑膜形成率提高，减少了两摩擦表面直接接触的机会，减轻了两 表面之间的摩擦，这

8、就使得气液两相流体润滑具有优良的润滑减摩作用。厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩。油气润滑的基本特点和油雾润滑不同，油气润滑几乎不受油的粘度的限制，可以输送粘度值高达的油品，因此绝大多数适宜的油 品都可采用，不仅是稀油、半流动干油甚至是添加了高比例固体颗粒的润滑剂都能顺利输送。另外，也不须 对油进行加热，即使是在北方寒冷地区也是如此。茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐。油气润滑对油的清洁度的要求也不高，级或好于级即可，普通的新油一般都可以直接使用，但为了防止岀现 意外，即加入废油或是新油本身不够清洁，所以加油时还是应采用一个精度不低于出勺过滤器过滤后再加入。鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴縈诘。油气润滑对压缩空气的要求是工作

9、压力在左右，在大量润滑点的场合，考虑到管路多而压力损失相应较 大，可以适当调高工作压力；而在润滑点很少量的场合，情况下也能使用，低于时尤其是压缩空气流速低于 时则不易形成稳定连续的油膜；另外含水量不能过高，因为过多的水分会破坏油膜并危害轴承、齿轮等传动 件。当然油气润滑系统中会配置相应的压缩空气处理装置对压缩空气进行过滤、除水等处理。如果用户的气 源很脏或含水量很高，则须在系统接入口前另设压缩空气干燥器或带分水作用的过滤器预先对压缩空气进行 处理。籟丛妈羥为贍债蛏练淨槠挞。总的来看绝大多数工厂的压缩空气气源都能满足使用要求，而且压缩空气制取容易且非常廉价。油气润滑系 统一般不配备压缩空气制取设

10、备，在一些没有压缩空气源的场合如吊车轨道润滑，会配置一台超小型的空气 压缩机作为气源。另外，如果有多余的氮气源，也可以用压缩氮气替换压缩空气作为气源。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥。油气润滑系统中压缩空气的消耗量受多种因素的影响，如压缩空气的压力及流速、轴承的大小、密封的松紧 度、润滑点的多少等等。一般而言，平均每个润滑点消耗量为。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨。油气管的内径一般为，但借助于压缩空气的作用，油气可以输送很长的距离。实验结果表明，油气管最短 为，最长可达，在大量润滑点的情况下，为避免过多的压力损失，可适当缩短油气管的长度；此外油气还可 以克服重力的作用从低位向高位输送，管道呈盘状或弯折以及油

11、气管道中间连接接头的使用均不会对油气的 顺利输送带来不利影响。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵。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，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量供给，但压缩空气的供给却是连续的（某些系统如齿轮和轮缘油气喷射润滑系统，其压缩空气的供给不是连续的，喷射时才供 给），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，从而保证润滑点得到的 润滑剂每时每刻都是新鲜和连续的，同时也保证了单位时间内润滑点得到定量的润滑剂。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢。油气润滑的这一供油方式意

12、义重大。不管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。润滑点所需的润滑剂应该以缓慢 的、连续的和均匀的微量油流到达轴承，这一观点已被国际润滑界所认同。举个例子：轴承每小时需要的润 滑油，是每小时加呢？还是把这的油在小时内分几次加呢？正确的答案应该是后者。如果能使润滑点在每个 润滑周期只得到的油，那么油在小时内可以分次供送，每分钟供一次，这样就能达到十分满意的效果，这是 一种最正确的润滑方式。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉。.油气润滑系统的基本结构 从上面的介绍中我们已经知道，油气润滑系统的作用是形成油气并对油气进行输送

13、及分配，对应的一套油气 润滑系统由以下所列的所有或某几个部分组成：坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱。-供油及油量分配部分-供气部分-油气混合部分-油气输送及分配部分电控装置可能的话，油的回收及再利用图是一套简单的油气润滑系统结构示意图，它的工作原理如下：根据预先设定的工作周期，由监控装置发岀 信号，润滑泵启动，将润滑油输送到递进式分配器一油气混合块部分。同时，空气管道中的电磁换向阀打开并接通压缩空气，压缩空气在油气混合块中和油进行混合后形成油气流并通过油气管道输送到润滑点。油气 流还可以通过内嵌式或块式油气分配器进行再分配以扩大油气的供送范围。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦。油气管道护9-图幸气供油及油量分

14、配部分2.1.1润滑油供给部分用泵进行供油,我公司有多个系列和多种规格的泵满足不同的供油量需要，从结构类型上来看有气动泵（用 压缩空气驱动）、齿轮泵（电动）等，根据工况及需要配置；泵的排量也会有多种规格，从行程至都有。总 的来说油气润滑系统中所用的供油泵都是定量泵，这与润滑点要求定量润滑是一致的，同时泵的额定排量都 比较小，因为油气润滑是一种微量润滑，耗油量非常小，即便是如润滑点多达上千个的连铸机组，采用一台 的小流量齿轮泵也就能满足供油量要求。相应地，油箱的容量也不会很大，取决于工况，一般为升升。 鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌。在油气润滑系统中，泵一般是间歇工作的，或者说泵是按照设定的工作暂停周期

15、进行工作的，在泵排量额定 的情况下其工作时间和暂停时间的长短取决于润滑点所需的润滑油量。举例来说，现有个润滑点每小时需要 油量毫升，采用一台排量为行程的气动泵供油，则泵在一个小时内须工作次即个行程或者每秒工作一次，则 泵的工作暂停周期就是：每工作一个行程（秒）后停顿秒。在供油量的选择上一般采用多次小量的原则，即 让泵工作的次数适当多一些而每次的供油量适当小一些。同样是上面这个例子，也可以采用行程的泵来供油 并增加泵在单位时间内的供油次数或者缩短泵的停顿时间。这样做有利于油气管中油膜更好的连续性及更 薄、更精细的油膜层的形成，从而获得更满意的润滑效果。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙铳。虽然油气润滑系统是

16、一种定量系统，然而泵的工作暂停运行方式决定了系统的供油量可以在一个相当大的范围内进行调节，即只要增加或缩短泵暂停的时间，整个系统的供油量就可以相应减小或增大。在应用于有大 量润滑点场合的卫星站结构的油气润滑系统时（请参见后文详述），供油所采用的齿轮泵虽然也是间歇工作 的但并没有一个固定的工作暂停时间周期，而是依据供油压力状况来工作。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼。2.1.2润滑油的计量与分配而油的计量和分配则主要是通过递进式分配器来进行的，进一步讲，它可以将泵供送来的润滑剂通过多个岀 口分配成几个相互等量或彼此不等量的支流，每一个支流的润滑剂可以对应供给一个或数个润滑点，分配往 每一个支流的润滑剂的

17、剂量也就是和这个支流对应的（一个或数个）润滑点所需要的润滑量。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬。递进式分配器主要有片式和块式两种类型，在油气润滑系统中多采用片式分配器，即每一个递进式分配器都 由一个起始片、一个终止片和至少三个中间片组成（图及图），中间片的数目从理论上来说可以是片，但不 管数目是多少，都可以和起始片及终止片组合成一个完整的整体。中间片每一片均有一个工作活塞和两个岀 油口，岀油口设在中间片的左右两端。图和图是递进式分配器的工作原理图。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚訝。1出沖I哉乘証|1一 ihiac出油 135tt中中中终间间间止片片片片进油出油246在图中，润滑剂从上部的进油口进入，通过环形槽

18、先后到达活塞和活塞的左端并推动它们向右移动，使活塞 容腔中的润滑剂依次从岀油口和排岀。而当活塞到达右端极限位置后，进入分配器的润滑剂又通过它左边的 环形槽到达活塞的右端，推动活塞向左移动，使活塞容腔中的润滑剂从岀油I a ft23b起始片中间片中间片I中间片蹩止片jl構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲。口排岀；而图所示的过程在活塞运动的方向上正好相反，相应地，润滑剂依次从岀油口、排岀。只要具有 一定压力的润滑剂不断进入分配器，分配器就会连续工作。另外如果中间片的数目不止片，可依此类推。只 要任何一片中间片中的活塞卡死不能动作，其它中间片中的活塞就会全部受阻，整个分配器将停止工作，这 一精巧的构思使得监视输岀油量是否正常变得极为便利，只要在中间片设置感应活塞动作的接近开关，可在活塞阻塞时及时报警，即便是双线递进式分配器也是如此。此外，我公司递进式分配器的