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高速线材油膜轴承润滑系统研究

作者: 孙艳镯

  【摘要】本文主要介绍了高速线材油膜轴承稀油润滑系统,并通过对系统进行研究,得出该润滑系统的设计和使用的特点。
  【关键词】油膜轴承稀油润滑 高速线材
  高速线材轧机轧制速度快、轧制精度、自动化程度高,是高速线材轧机的核心设备。油膜轴承是利用液体润滑在锥套与衬套间形成一个完整的压力油膜,分离两个工作表面,而不发生直接的金属接触,达到液体摩擦状态。油膜轴承作为轧机上的重要部件,直接影响着轧机的运行质量与轧制精度。油膜轴承润滑系统一般比较复杂,对润滑系统的压力、温度、流量和清洁度要求都比较高。
  一、油膜轴承形成原理
  在高速工况的轴承中,轴瓦与轴颈之间存在间隙,在静止状态时轴颈的中心低于轴承的中心,轴颈与轴瓦下部直接接触,在轴颈与轴瓦的上部及两侧形成了“弯月形”的楔形间隙。开始启动时,由于润滑油黏附在轴颈表面随轴一起转动,油被带入楔形间隙,部分油进入轴的下部。由于油在这里受到轴与轴承接触点的压力阻碍,油就沿轴的方向流向轴承的两端。这样,当油从弯月形的较大面积流向尖端后,在集结的尖端而产生油压,在轴与轴瓦间便形成特殊的油楔,随着旋转速度的增加,产生的油压愈来愈大,轴就在旋转中逐渐抬起当轴达到一定转速时,轴的中心与轴承中心逐渐靠近达到稳定的动平衡状态。
  由以上的分析可知,为了保证油膜轴承能够正常工作,提供油源的稀油润滑系统必须具有较高的温度控制、压力控制、流量控制和清洁度要求。
  二、稀油润滑系统的控制要求
  (一)系统压力控制
  系统压力的控制是整个润滑系统控制中最为重要的环节,其它方面的控制归根到底是为保证系统在运行中有一个稳定的压力。目前润滑系统压力的控制一般采用气动溢流阀和气动减压阀来保证系统压力的稳定。气动溢流阀和气动减压阀通过一个压力反馈点来检测阀的进口或者出口的压力变化,通过反馈点的压力变化来控制阀的开口度大小达到动态控制系统压力的目的。这种控制方式是目前高速线材油膜轴承润滑系统常用的控制方式,它可以有效地消除高线轧机工作时产生的压力波动。此外,在高线油膜润滑系统中一般配备有压力罐。压力罐的作用有两个:其一可消除系统的压力波动以保证系统工作压力的稳定。其二当系统出现故障或者意外断电时可向油膜轴承短时间供油,保证系统在紧急停机的过程中不会因润滑系统的供油不足而损坏油膜轴承。
  (二)系统温度控制
  润滑油的黏度是决定油膜厚度的主要参数,而润滑油的黏度随温度的升高而下降,为了保证润滑油的黏度一定,就需要润滑系统对润滑油温度进行控制。
  (1)油箱温度控制。油箱温度控制装置主要由电子温度继电器和电加热器组成。电子温度继电器能够输出4个开关量信号和一个4mA-20mA或者0-10V的模拟量信号。当温度传感器检测的油箱温度低于或者高于设定值时,电子温度继电器向PLC控制柜发信号,启动和关闭电加热器来控制油箱的温度。
  (2)系统温度控制。系统温度控制装置主要由安装在泵站出油管路上的电子温度继电器、气动流量控制阀和板式冷却器组成。安装在管路上的温度传感器可将温度信号转变为4mA~20mA的电流信号,并将其输入到气动流量控制阀气动控制器中,从而控制气动阀开口度的大小使得板式冷却器的冷却水的流量随着系统油温的变化做相应的变化,以实现对系统油温的动态控制,此种控制方式能够较为精确的控制供油温度。
  (三)系统流量控制
  润滑系统的流量主要是由润滑泵来提供。目前稀油润滑系统一般采用双泵配置,一台工作一台备用。也有采用三泵配置的,两台工作一台备用。正常工作时,主泵的流量就能满足油膜轴承的正常工作,当安装在出油口的压力开关检测到系统的压力过低时,向控制室发出低压报警信号,30秒后压力仍然低于压力开关的设定值,则启用备用泵,启用备用泵10秒后,润滑系统压力仍然低于设定值时,可能是由于系统的管路泄露引起的系统压力过低,润滑系统停机。另外,为了控制到达每个润滑点的流量,在靠近润滑点的管路上安装流量指示计,通过调节流量指示计前的节流阀,能够较为精确的控制到达润滑点的流量。当润滑系统供油压力正常时,由于快换接头未能连接或者连接不到位等原因,导致流量指示计无润滑油或者润滑油流量不足时,流量指示计就会向电气发出报警信号,有效的保护油膜轴承不被损坏。
  (四)系统清洁度控制
  油膜轴承润滑系统对油品的清洁度要求很高,油液污染将影响油膜轴承的正常运行,给设备及生产带来不可估量的损失。为了保证润滑系统正常运行,应从内部控制和外部控制两方面来提高油品的清洁度。
  (1)内部控制。内部控制主要是指利用润滑泵后的过滤装置来循环过滤进入油膜轴承的润滑油,从而提高润滑油品的清洁度。过滤器具有堵塞报警的功能,当过滤器进出油口的压力大于设定值,油污发讯器就会发出信号,通知维护人员及时更换滤芯。另外在油箱的回油口还安装磁性回油过滤器,过滤流回油箱中的润滑油。
  (2)外部控制。外部控制主要目的是防止污染物或者的水进入到润滑系统中。因此在润滑系统加注新油的时候一定要通过加油小车从加油口把过滤后的新油加入到润滑系统中;同时为油膜润滑系统配置一台油水分离器来分离进入润滑系统中的水分;为了能够监测润滑系统中的润滑油是否含有水,在靠近润滑点的回油口和油箱上安装检测水分的装置,当润滑系统中含有的水分超过检测装置的设定值是,水分检测装置就会报警,维护人员要及时排水,保证润滑系统的正常运行。三、结论
  在钢铁工业飞速发展的今天,稀油润滑技术也不断发展和完善以适应各类设备的不同要求,尤其是高速线材轧机对稀油润滑系统的苛刻要求,更需要系统的稳定和可靠。随着工艺要求的提高、设备自动化程度的提高,稀油润滑系统也更为复杂和精密。通过本文的研究,让我们加深了对油膜轴承稀油润滑系统的理解,为更好地设计、使用和维护油膜轴承稀油润滑系统提供了理论基础。
  作者简介:孙艳镯(1984-),女,汉族,河北省保定市蠡县人,大学本科学历,首钢京唐公司焦化作业部,助理工程师,主要从事机械设备管理工作。
论文来源:《商情》 2013年51期
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