第四章 稀油润滑系统设计

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第二节 稀油集中润滑系统的设计计算
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一 稀油集中润滑系统设计计算的任务和步骤 集中润滑系统的设计计算的任务是根据矿山或冶 金设备生产的工艺要求，设计和确定合理的集中润 滑系统 ( 包括润滑系统的型式、采用的润滑设备 — —组成系统的各种润滑元件及装置的性能、规格、 大小、数量，系统中各管路的直径大小与合理的布 置等 ) ，使组成润滑系统中的各种润滑元件及装置 能相互平衡、相互适应或相互匹配，以满足生产的 要求。
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为了消除回转活塞泵压油时流量的不均匀性 (或流量脉动)，在油泵压油管路上装有空气筒(补 偿器)，空气筒的上部充满了与润滑系统油路压力 相适应的压缩空气。
在系统工作时，压缩空气由车间压缩空气的网 路供给，这样在空气筒的上部就形成了具有一定 压力的空气垫。当油泵向系统供油时，压缩空气 调到适当的压力。在入口阀门关闭后，由于泵的 流量不均匀，空气筒中的油面将在一定范围内波 动。为了检查油面的变化，在空气筒上安装了油 面指示计。为了测量压力的变化，在空气筒上端 安装了压力计。
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1、润滑系统控制
在整个润滑系统中，安装了各种润滑设备及 装置，各种控制装置和仪表，以调节和控制润滑系 统中的流量、压力、温度、杂质滤清等，使设备润 滑更为合理。为了使整个系统的工作安全可靠，应 有以下的自动控制和信号装置。 1） 主机启动控制
在主机启动前必须先开动润滑油泵，向主机 供油。当油压正常后才能启动主机。一般常采用在 压油管路上安装油压继电器，控制主机操作的电气 回路。
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3）计算散发的热量 在这同时，齿轮或蜗杆蜗轮传动的壳体 ( 变速 箱)表面排散到周围空气中的热量为：
kS T0 4.18k (t1 t 2 ) S，kJ / h 4.18 (t1 t 2 )kJ / min 60
式中k—传热系数,k=7.5-15（kcal/（m2.h.℃）） t1 —润滑油的温度，℃； t 2 —周围空气的温度，℃ S—传动装置散热的计算面积，m2；
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计算润滑机组消耗的功率及润滑油的消耗量 根据初拟的润滑系统方案，计算润滑机组各运动 副(包括齿轮副，蜗杆蜗轮副、滑动或滚动轴承副、 平面运动副等)工作时克服摩擦所消耗的功率，计算 出总效率，以便进一步计算润滑油的总消耗量。 1) 计算摩擦消耗的功率和机械传动效率 我们计算运动副在传递动力时应考虑摩擦而消 耗的功率。如齿轮、蜗轮啮合摩擦损失，轴承摩擦 损失，飞溅搅动的损失。也就是说，机械传递动力 时，输入的功率不能全部输出，其中一部分用于克 服运动副的摩擦阻力而做功。即：
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计算机械传递效率如下：
1 2 3
（2-3）
式中 1 ——齿轮啮合或蜗杆传动的效率； 2 ——齿轮或蜗杆传动时的滑动轴承或 滚动轴承的传递效率； 3 ——齿轮或蜗杆传动(在封闭式箱体内) 时，由于润滑油飞溅和搅动损耗 的效率； ——总的传动效率。 关于传动效率计算的公式与方法，可参阅有关 工程手册。
8Hale Waihona Puke Baidu
二 回转活塞泵供油的集中循环润滑系统
1 系统的组成
回转活塞泵供油的集中循环润滑系统由以下设 备组成：油箱、回转活塞泵装置、圆盘式过滤器、 列管式油冷却器、空气筒、放泄阀等。该系统使用 如下测量计器：压力计、差式压力汁、电接触压力 计、水银温度计、电阻温度计、电桥温度计、蒸汽 加热油时用的温度调节器、液位控制器、油标等。 此外，还有各种不同用途的阀类——安全阀、 截止阀、单向阀或逆止阀，油流指示装置——给油 指示器、油流指示器等，油、风、蒸汽、水等管道、 接头、阀门压力箱等，如图4-1所示。
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6）油箱加热控制
在寒冷地区或冬季作业时．应加热油箱中的 润滑油，润滑油温度一般维持在40℃左右，以保 持油的流动性，否则整个系统的控制因温度低、 油的黏度增加而发生困难。 7） 系统自动测温装置 系统中有关部位的温度在运行中都要进行定 时测量，以便掌握运行情况。
8）过滤器自动启动 当油流进出过滤器的压差大于 0.05-0.06MPa 时，表明过滤器被阻塞。应自动启动过滤器，以 清除过滤器内滤筒周围的杂质。
第四章
润滑系统和集中润滑系统的设计计算
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第一节
稀油集中润滑系统
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一 概述
随着生产的发展，机械化、自动化程度不断提 高，润滑技术也同样由简单到复杂，不断更新发展， 形成了目前集中润滑系统。 集中润滑系统具有明显的优点，因为压力供油 有足够的供油量，因此可保证数量众多、分布较广 的润滑点及时得到润滑，同时将摩擦副产生的摩擦 热带走；随着油的流动和循环将摩擦表面的金属磨 粒等机械杂质带走并冲洗干净，达到润滑良好、减 轻摩擦、降低磨损和减少易损件的消耗、减少功率 消耗、延长设备使用寿命的目的。
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2）计算所产生的热量 求出总效率 后，可换算出齿轮副、蜗杆蜗 轮副、轴承副、飞溅与搅动等全部克服摩擦而消 耗功率所产生的热量为：
T 632 4.18 （１－）Ｎ ，kJ/h 10.54 4.18 （１－）Ｎ ，kJ/min
(2-4) 式中 —总传递效率； Ｎ —机械传动输入的功率，W。 当输入功率以马力为单位时的热功当量系数 为632。输入功率N以千瓦为单位的热功当量系数 为860。
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2、润滑系统的布置
1）耗油量不大的单体设备润滑系统，通常安装 在该设备旁或附近的地坑中；重要的润滑系统 如主电机轴承的集中润滑系统、轧钢设备主机 及其机组用的集中润滑系统，则安装在车间地 平面以下的地下油库内。 2）稀油站各元件布置形式基本上分为两种： （1）整体式结构。各润滑元件都安装在油箱 顶上。结构紧凑，体积小，适合单机润滑。 （2）分散布置形式。油站各组成元件分别布 置在地下油库的地基基础上。检查、维修方便， 供油量大。
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[输入功率]－[输出功率]＝[摩擦功率]（2-1）
输出的功率 机械传动效率 输入的功率
(2-2)
摩擦消耗的摩擦功率称为机械传递过程中的 “功率损失”或“摩擦功率损失”简称“摩擦损 失”，也可以按效率来计算。
式中 —— 传递的效率。值越大即趋近于 1 ， 则传递的效率越高。说明由于摩擦阻力等种种原 因消耗的无用功或功率损失少。
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图4-1
带回转活塞泵的循环润滑系统图
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回转活塞泵润滑系统的工作
如图 4-1 所示，当电动机 3 启动 时，带动工作油泵4，从油箱内将油 吸出，经单向阀6送入圆盘式过滤器 8 中 (通过圆盘式过滤器将油中的机 械杂质清除)，过滤后清净的油沿输 油管流人冷却器 15 ，在冷却器 15 中 冷却后．沿输油管道被压送到所润 滑的机构摩擦副上(如齿轮副、轴承 副等)。油流润滑摩擦副后，流入回 油管，并按一定的坡度自行返回油 箱。当周围空气温度很高时，或者 是经常处于高温条件下工作的机构 才需要连续冷却。在正常温度下 (20~25℃)，润滑油沿着设于冷却器 旁的绕行管道，绕过 (不经过 )冷却 器，直接流向润滑点。
2) 搜集润滑系统设计和计算时的必要参数和有
关资料； 3) 确定润滑方案； 4) 根据润滑方案确定机组各机构运动副的摩擦 损失功率，计算出所需润滑油的总消耗量；
5) 选定集中润滑系统的型式和数量；
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6) 选定并计算润滑系统各项设备及元件的型式、
规格、 数量；
7) 选定管道尺寸，画出管路布置简图，验算管路
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4）
高压信号
当系统的工作压力超过正常的工作压力 0.05MPa时， 就要发出高压信号，绿灯亮、电笛鸣。值班人员应立即 检查并消除故障。启动备用油泵、强迫主机停转等，常 采用电接触压力计及压力继电器来进行控制。 5） 油箱的油位控制
油箱的油位控制常采用液位控制器。当油箱油位面 不断地下降，降到最低允许油位时，液位控制器触点闭 合，发出低液位示警信号，红灯亮、电笛鸣，同时强迫 油泵和主机停止运行。当油箱油位面不断升高(可能是水 或其他介质进入油箱内)，达到最高油液位面时，则发出 高液位示警信号，红灯亮、电笛鸣，应立即检查，采取 措施，消除故障。
液压损失；
8) 写出设计报告和计算书，根据设计计算书中提 供的数据资料绘制润滑系统及管路布置详图； 9) 对全部设计计算进行总结。
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二 稀油集中润滑系统设计计算步骤
1 围绕润滑系统设计要求，了解需要润滑机组的概况 首先，应了解生产工艺对机械设备提出的要求， 并应注意生产中各机组、机构运动副的特点：包括有 多少润滑点(即所需润滑的部位)、运动性质、受载情 况、工作速度、环境及温度等；采用哪些润滑方法给 油较为合适；对采用同一品种润滑油，工作性质相似 的润滑点，应尽量地放在一个系统中。另外，目前尚 存在的薄弱环节也要有所了解，做到全面分析。
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由于润滑系统的各种设备及元件己由国家专 业部门负责设计、制造并成批生产，其性能规格 已经系列化和标准化了，所以设计计算也就是对 标准的润滑设备及元件作相应的比较，合理地选 择、配套，装配出适合该机组 ( 如轧钢设备 )需要 的润滑系统。
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稀油集中润滑系统的设计计算步骤是： 1) 围绕润滑系统的设计要求，了解对所要润滑 的机组 (或机械设备)的概况；
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2）确定润滑系统方案 在实际调查研究的基础上，应考虑选用几个什 么样的润滑油站。这些油站是放在同一个地下油库内， 还是分别放在不同的几个地下油库内；也可以按具体 情况装在所润滑机组附近的地坑内。根据所用润滑油 牌号不同，可以分别采用不同的润滑油站及系统。 例如电动机轴承比较精密、重要、处于高转速 下采用高质量的汽轮机油，并设专门的油站；根据机 组不同布置，距离远近不同，工况性质不同，则应将 距离相近，工况相似设备的润滑尽量纳入同一个润滑 系统。在全面考虑反复比较的基础上 (有时也可以同 时考虑设计出几种可行的方案，并进行分析、比较)， 最后才能确定润滑系统的较好或最佳方案。
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2） 自动启动油泵
在润滑系统中，如果系统油压下降到低于工 作压力(0.05MPa)，这时备用油泵启动，并在启动 的同时发出示警信号，红灯亮、电笛鸣。 3） 强迫停止主机运行
当备用油泵启动后，如果系统油压仍继续下 降(低于工作压力)(0.08-1.2MPa)、则油泵自动停 止运行并发出信号；强迫主机也停止运行，同时 发出事故警报信号，红灯亮、电笛鸣。
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由于摩擦所消耗的功率变成了热能散发出来， 使摩擦副的温度上升，发热。这些热量一部分由各 运动零件及其相邻的零、部件吸收，并又不断地散 发到外界大气中。其余热量则来不及排散转移，越 积越多，使摩擦副及其相邻的零、部件继续升温发 热。而集中润滑的目的之一就是用循环润滑油液， 经过摩擦副的间隙，把润滑点处产生的这类热量及 时带走，以实现机械摩擦副的散热、冷却。 因此，计算润滑油消耗量的思路是根据热量平 衡的原则，求出各种摩擦副的传递效率，并换算成 热量。再算出为了吸收这些热量，达到冷却或热平 衡稳定运转所需润滑油的消耗量。
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S S1 0.5S 2
式中 S1—为内壁面被油浸着，而外面又被自 然循环的空气所冷却的箱壳表面 积，m2； S2—为S1计算表面的补强筋和凸出的表 面，以及装在金属底座或机械框架 上的箱壳底面积，m2。
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4）计算润滑油的消耗量 在齿轮或蜗杆蜗轮传动时产生的全部热量，除 被箱体散发后的热量外， 其余的热量都由循环润滑油带出，润滑油的消 耗量应该是：
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2 收集润滑系统设计计算的必要参数，确定润滑系 统方案 1）设计时所必须的参数有： （1）几何参数，如润滑点最高、最低、最远 的位置尺寸、范围、各摩擦副有关的尺寸等； （2）速度参数，最高速度，最高转速等；运 动性质：变速运动、匀速运动、间歇运动、连续 运动、摆动、可逆运动等； （3）力能参数，传递功率、最大受载及负荷 特性等；最高最低工作温度范围、系统的流量、 压力等要求。
T T0 Q ，L/min CtK1
C —润滑油的比热容， C＝0.4×4.18—0.5×4.18 kJ/kg℃； —润滑油的密度； t —润滑油的温升；
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t1—循环润滑油吸收了热量后的回油温 度，℃； t2—循环润滑油进入润滑部位时的温度，℃； k1—循环润滑油在啮合处不能全部利用的系 数，k1=0.5~0.8； 若为多级齿轮传动，效率计算应按每级分别 计算后相乘，来求得多级传动的效率。同时还应 考虑轴承副在工作时克服摩擦阻力所消耗的功率， 最后求出总的效率，再依此算出润滑油的总消耗 量。