润滑油在机械运行中的重要作用

学术论文 2017-07-03 09:42:41
    该文主要通过轮机的工作原理以及机械规范的要求,来解决润滑在实际机械运行中所遇到的困难。润滑油在机械运行中的作用主要有以下3点。
    (1)减少在各种接触表面,如轴承、减速齿轮及轮轴节等的摩擦损失而增加效率。
    (2)协助移除在上述各种表面因摩擦而产生的热量。
    (3)在大型机械中润滑油的作用,如一种具有压力的流体,使调速器及停止阀等工作。
    当一个物体在另外一个物体上滑动的时候,即对运动发生一种阻力,这种阻力叫摩擦力。若表面粗糙则阻力也大,即或表面会精细加工或磨光,这种阻力也不可能完全消减,因为在显微镜下去看,它的表面仍有一些粗糙。在这固体粗糙表面之间,若用流体如润滑油的膜把它们分开,则可使摩擦大为减少。具有油膜在中间的表面移动所需克服的阻力。油所形成的膜,趋向于使金属表面的湿润并黏着在表面。油很容易变形且阻力极小,因此轴承或其他运动表面常用油膜将它们分开,因此使得运动部分的磨耗减低,并使消耗于摩擦的工作减少,结果得到一个高效率的轴承。实际上轴承和油膜的间隙大小,约每25 cm轴头直径为0.025~0.050 cm。当轴静止时,轴头与轴承的金属面互相接触。一启动时油即供给入内,轴头在与转动相反的方向有向轴承臂上方移动的趋势,当速率渐渐增加,轴头落回原处,最后到全速率时,轴头所携带的油膜充满全部摩擦表面。
    油膜形成的油楔,具有足够的压力使轴头浮起,输机轴头的速率很高(常为3 600 r/min或以上)。而每单位轴承的压力低,轴承压力是由每个轴承的总负荷,除以投影的轴承面积而得。机轴的直径大,能输出动力,在小的间隙中保持轴的偏转很小是必须的。在高速率及低负荷压力的情况下,油楔的形成很容易,如仅对轴承的本身来讲,轴承的润滑问题并不太困难。
    机械运动本身所产生的任何端向推力,如果不用平衡活塞,则用推力轴承来承受,由于垫子的倾斜或固定部分的斜面形成有效的油楔,这油楔可以支持重的负荷,这些轴承即用于推力大的地方。其他轻负荷所用的推力轴承式样,有简单的推环及铜珠推力轴承。
    在正常的轴承设计中,轴承内刻有油槽,使润滑油沿轴头长度分配,这些油槽延伸到距轴承端部约13 cm处,油槽刻成圆的边与转动的方向同向,不致使油刮出。最重要的一点是油槽绝不能在油楔的高压面积内,而在低压面积内与轴相平行。油供给到轴承中是在不受压力的一点,通常是由油槽来分配。一种大型机械用的标准式样的轴承分上下两半部,两半部装配好的轴承及轴承截面圆也在圆上示出。油由下方向上流到低压面积内的分配油槽中,再经过排泄口离开轴承及轴承架。
    轴承由于摩擦而生热,另外转动部高温部分的热经过轴而流动,也增加了轴承的温度。要使大型高速的轴承在运动中不致过热,必须用冷的及多量的油。油量的增多,可以限制油温的升高,在大型机械中所给润滑油的温度为43 ℃~49 ℃,若有足量的油在循环,则油温的升高为11 ℃~17 ℃。这升高温度的热用油冷却器来移除,也同时经由轴承架辐射散失一部分,但在大的轴承中,这种辐射散失的热量与全部产生的热量来比较,是极其微小而可略去不计。
    机械运行如经过减速齿轮装置以带动发电机,则齿轮與机械的润滑油系统通常是一整体,在这种情形下,油尚负有润滑齿轮的责任。大型机械的速率、回压力及抽气阀的调节机构,常用流体来操作,即利用油的压力作用到一活塞上,活塞经过活塞杆,来开启或者关闭蒸汽进气阀等,这种方法的应用,乃因蒸汽阀笨重,调速器不能够直接在所需要的时候发生大而足够的力量并使气阀工作。用油来工作时,调速器控制一个阀门,这个阀门再调整往工作活塞(或动力活塞)中去的油的流量,油即由机械和润滑系统中所供给,所以润滑系统中需要一个往调速器的供给油管及回油管路。
    在有些机械运行中,润滑油用在紧急超速跳动机构中,以关闭主蒸汽管路阀,油也用作一种流体,以作用往大型机械的蒸汽管路上的主停止阀或者节气阀,冷却的发电机中,润滑油中也作密封用。
    润滑油是矿物油,并不与动物油或植物油混合,这种油可由石油中提炼出来,有些机械润滑油用普通的蒸馏方法,并加酸处理,以除去其中不需要的化合物,然后经过滤清,并使与水分分离,润滑油品质的好坏,视石油的品质及精炼的方法与经验而定,现在用其他的溶剂代替加酸处理的方法也通用,溶剂的使用视石油的特性根据技术上来决定,有时尚需用一种以上的溶剂。机械润滑油通常尚加有防止剂及外加剂,改进黏度指数及其他有利之点等。这种外加剂当机械在运转时方与润滑剂混合。在这些小型带动机械设备的运行中,常用黄油作润滑剂。
    润滑剂的用途如此之广,故有各种的试验规格和标准,以确定它的各种性质,有些试验及分析是对新的油而言,有些是对用过的油而言,还有许多项目对新的和用过的油都适用。润滑油在使用时,由于物理及化学性质的改变,有变成废物的可能,因之选择润滑油时的主要问题,即希望使用油时有利于环保。
    润滑油在使用后,混杂有水、溶解的不洁物及沉积物,即油渣等。油渣的形成,乃因为油在长时间的使用中由于氧化、外界物质及乳化等的结果。油渣可以是一种比较干的沉积物,如氧化的碳氢化合物,或者是一种黏状的物质,包括氧化的碳氢化合物、杂质、乳化物及一些好的油。油质量变差的产物,可以用不同的方法除去,视这些产物是溶解物还是不溶解的游离渣而定。
    润滑油的保养方法有很多种,视机械的式样及工作情况而定。不论在什么时候应选用优良的品质,具有抗氧化作用,且能保证不易生锈的油是最需要的一种。同时润滑油也必须很容易与水分离。减乳化度的标准试验对机械在使用时的情形并不太可靠,这是因为油的氧化特性在工作时防止了油与水的分离。除了这些性质以外,润滑油的选择要以黏度为基础,不同式样的机械需要某种不同黏度的油。
    详细检查润滑系统的工作情况及润滑油的适当处理是延长油的工作寿命与保持良好润滑的有效方法。普通机械的使用与维护就显得非常重要。启动一部新的机械润滑系统应注意,在机械开始连续工作以前,先需确定润滑系统是否绝对清洁,启动按照要求的规定进行。检查并用压缩空气清洁所有的油管及水管,检查油管及水管的接头是否松脱,并使用全压力进行水试验。
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