吳慶君 趙 崠(.淮南市石油化工機(jī)械設(shè)備有限公司技術(shù)部，安徽3033；.太原重工股份有限公司矯直機(jī)研究所，山西03004)

設(shè)計(jì)

內(nèi)嵌式油氣分配潤(rùn)滑技術(shù)在舞鋼4300mm中厚板熱處理矯直機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

吳慶君1趙 崠2
(1.淮南市石油化工機(jī)械設(shè)備有限公司技術(shù)部，安徽232033；2.太原重工股份有限公司矯直機(jī)研究所，山西030024)

以舞鋼4 300 mm中厚板熱處理矯直機(jī)為例，對(duì)內(nèi)嵌式油氣分配潤(rùn)滑技術(shù)在熱矯直機(jī)支承輥潤(rùn)滑中的應(yīng)用進(jìn)行了完整的技術(shù)方案介紹，包括潤(rùn)滑原理、潤(rùn)滑優(yōu)點(diǎn)、潤(rùn)滑劑耗量計(jì)算、軸承座結(jié)構(gòu)分析。

中厚板；矯直機(jī)；油氣潤(rùn)滑

油氣潤(rùn)滑是一種“氣液兩相流體”的新型流體，它采用壓縮空氣的連續(xù)作用帶動(dòng)油沿管道內(nèi)壁不斷的流動(dòng)并形成渦流狀的油氣混合物。在壓縮空氣和油混合的初始階段，潤(rùn)滑油是以較大的顆粒狀間斷的粘附在管壁周圍，當(dāng)壓縮空氣快速向前移動(dòng)時(shí)，油膜也隨之向前移動(dòng)，并逐漸被吹散、變薄，但并不凝聚。油和氣并不真正融合，也不會(huì)霧化，在行將達(dá)到管道末端時(shí)，原先間斷的粘附在管壁周圍的油滴已連成一片并形成波浪形的油膜，被壓縮空氣以精細(xì)油滴的方式導(dǎo)入潤(rùn)滑點(diǎn)。

油氣潤(rùn)滑是目前最先進(jìn)的潤(rùn)滑方式，尤其適用于高溫、重載、高速以及有冷卻水和贓物侵入潤(rùn)滑點(diǎn)等惡劣工況。盡管遞進(jìn)式的油氣輸送及分配方式已在中厚板熱矯直機(jī)支承輥的潤(rùn)滑中得到了廣泛的應(yīng)用，但對(duì)于熱矯直機(jī)支承輥串列軸承潤(rùn)滑數(shù)量多、布置密集、有快速換輥離線維護(hù)要求的設(shè)備，采用這種“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”方式分配油氣流，必需連接多條油氣管道，不便于安裝維護(hù)，同時(shí)還會(huì)增加制造成本；并且在設(shè)計(jì)中為保證油氣管道維持一定的長(zhǎng)度以利于精細(xì)油膜的形成并達(dá)到理想的潤(rùn)滑效果，遞進(jìn)式分配器不能太過(guò)于靠近受潤(rùn)滑設(shè)備或者直接在受潤(rùn)滑設(shè)備上安裝。在熱矯直機(jī)支承輥的潤(rùn)滑中通過(guò)將遞進(jìn)式分配器盡量靠近受潤(rùn)滑設(shè)備來(lái)縮短管道長(zhǎng)度有局限性，而且潤(rùn)滑效果不理想。內(nèi)嵌式油氣分配器潤(rùn)滑技術(shù)的應(yīng)用解決了這一難題。

本文主要介紹內(nèi)嵌式油氣分配器潤(rùn)滑技術(shù)在舞鋼4 300 mm中厚板熱處理矯直機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及其現(xiàn)場(chǎng)的使用優(yōu)點(diǎn)。

1 舞鋼4 300 mm中厚板熱處理矯直機(jī)的技術(shù)參數(shù)與內(nèi)嵌式油氣分配潤(rùn)滑的原理

舞鋼4 300 mm中厚板熱處理矯直機(jī)技術(shù)參數(shù)：

最大矯直力/kN：30 000；

矯直速度/(m/min)：0～±40～±60；

矯直鋼板溫度/℃：200～950；

矯直鋼板規(guī)格(厚×寬×長(zhǎng))/mm：6～100×900～3 700×3 000～19 000；

潤(rùn)滑點(diǎn)/個(gè)：142。

內(nèi)嵌式油氣分配潤(rùn)滑的原理：內(nèi)嵌式油氣分配器是一種沒(méi)有內(nèi)部運(yùn)動(dòng)部件的分配器，不會(huì)磨損。它可以克服附壁效應(yīng)和重力的影響，將滴狀潤(rùn)滑介質(zhì)和氣狀載體以兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸出流平均或按比例地分配到潤(rùn)滑點(diǎn)。流動(dòng)的油氣混合流被分成多個(gè)支流，每一組支流都在體積上特別是流向上與其它組相等并對(duì)重力在分配中的影響采取了補(bǔ)償措施。每個(gè)支流各擁有一個(gè)空間均等的最佳路線，油氣混合物因此能被均勻或按比例地分配到兩個(gè)或兩個(gè)以上的支流中。也正是因?yàn)檫@樣，內(nèi)嵌式油氣分配器可以安裝在任何部位，不會(huì)磨損，也不受油的粘度及空氣量的影響。本次實(shí)際應(yīng)用為圓柱內(nèi)嵌式油氣分配器，這種分配器可以內(nèi)置安裝在軸承座中，是專門針對(duì)采用串列軸承的軸承座開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。一個(gè)軸承座中只需裝入一個(gè)圓柱內(nèi)嵌式油氣分配器就可以將進(jìn)入軸承座內(nèi)部的油氣流按特定的比例分配成四個(gè)或五個(gè)支流，對(duì)上、下排支承輥軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。這樣的分配體現(xiàn)了油氣精細(xì)潤(rùn)滑的理念——潤(rùn)滑劑100%被利用。正是由于模塊式油氣分配器在串列軸承座中安裝并將油氣按比例分配給多個(gè)摩擦副，這一方式帶來(lái)了極佳的潤(rùn)滑效果，軸承的壽命比以往提高了3～6倍。

2 內(nèi)嵌式油氣分配潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)

圓柱內(nèi)嵌式油氣分配器潤(rùn)滑技術(shù)在熱態(tài)矯直機(jī)支承輥潤(rùn)滑的應(yīng)用有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)能夠?qū)崿F(xiàn)油氣的均等或按比例分配，極大地拓展了油氣潤(rùn)滑的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也符合油氣潤(rùn)滑精細(xì)潤(rùn)滑的理念。

(2)由于圓柱內(nèi)嵌式油氣分配器自身具有分配油量的作用，因此可以減少系統(tǒng)中分配油量的元件如遞進(jìn)式分配器(活塞)的數(shù)量，減少了系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)量，使系統(tǒng)運(yùn)行更為可靠、故障率更低。

(3)圓柱內(nèi)嵌式油氣分配器使油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的管道變得簡(jiǎn)潔。由于可以直接安裝在設(shè)備上，因此設(shè)備上的配管就可以盡量縮短，從現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)看，采用圓柱內(nèi)嵌式油氣分配器可以節(jié)約管道量20%～25%。并且在熱矯直機(jī)輥系整體快速更換維護(hù)時(shí)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了作業(yè)效率。

(4)采用圓柱內(nèi)嵌式油氣分配器尤其適用于熱矯直機(jī)高溫、重載、高速以及有冷卻水和贓物侵入潤(rùn)滑點(diǎn)等惡劣工況。提高了設(shè)備的使用率。

3 舞鋼4 300 mm中厚板熱處理矯直機(jī)潤(rùn)滑劑消耗量的計(jì)算

舞鋼4 300 mm中厚板熱處理矯直機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的工藝要求為：

(1)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行并保證矯直機(jī)運(yùn)行速度下穩(wěn)定供給潤(rùn)滑油，保證軸承處于良好的受潤(rùn)滑狀態(tài)。

(2)系統(tǒng)具備以下兩種工作狀態(tài): 遠(yuǎn)程工作狀態(tài)，當(dāng)?shù)毓ぷ鳡顟B(tài)。

(3)系統(tǒng)能在給定范圍內(nèi)對(duì)供油量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(4)系統(tǒng)能對(duì)潤(rùn)滑狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有可目測(cè)給油狀況的管路。

單個(gè)軸承耗油量的基本計(jì)算公式

QLX=CDXBX

式中，QLX是單個(gè)軸承每小時(shí)的需油量；C是SKF潤(rùn)滑系數(shù)，一般取0.000 03～0.000 05；DX是軸承外徑(mm)；BX是軸承列寬(mm)。

所有軸承耗油量的計(jì)算公式

QGL=C1(QL1n+QL2n)+QLXn)

式中，QGL是每小時(shí)所有軸承的需油量；n是同種軸承的數(shù)目；C1是安全系數(shù)，C1=1.08。

油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的潤(rùn)滑對(duì)象見(jiàn)表1，軸承潤(rùn)滑量要求見(jiàn)表2。

表1 油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的潤(rùn)滑對(duì)象

表2 軸承潤(rùn)滑量要求

潤(rùn)滑介質(zhì)粘度(推薦):運(yùn)動(dòng)粘度ISO VG320-460cSt/40℃耐高溫合成齒輪油，如SHELL HD 320、極壓齒輪油或其它品牌同等牌號(hào)的潤(rùn)滑油。

氣源條件:經(jīng)干燥的潔凈壓縮空氣(或氮?dú)?，壓力0. 4 MPa～0.6 MPa。

油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)：

系統(tǒng)油壓工作壓力/MPa：6～10；

系統(tǒng)氣壓工作壓力/MPa：0.3～1；

系統(tǒng)工作電源要求：220 VAC，50 Hz；

泵每行程輸出油量/(ml/行程)：6；

泵的工作周期：每停頓70 s后工作一個(gè)行程；

系統(tǒng)工作方式：按照設(shè)定的工作/間隔周期運(yùn)行；

系統(tǒng)電耗/(kW/h)：約0.15。

壓縮空氣消耗量：約213標(biāo)準(zhǔn)立方米/h。

4 油氣潤(rùn)滑設(shè)備的規(guī)格及功能描述

油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)由供氣部分、供油部分、油氣混合輸送部分、中間連接道、電器控制及監(jiān)控裝置部分及兩級(jí)TURBOLUB油氣分配器等部分組成。

(1)供氣部分：包括氣動(dòng)三大件及氣動(dòng)泵的控制閥組件，用于控制氣動(dòng)泵的運(yùn)行、向系統(tǒng)提供帶壓力的壓縮空氣并和油混合產(chǎn)生氣液兩相混合流體。

(2)供油部分：向潤(rùn)滑點(diǎn)供給可精確調(diào)節(jié)的潤(rùn)滑油量，以使?jié)櫥c(diǎn)處于良好的受潤(rùn)滑狀況，設(shè)備包括：油箱及其附件、泵組件(2臺(tái)氣動(dòng)泵，一臺(tái)工作一臺(tái)備用)、遞進(jìn)式分配器等。

(3)內(nèi)嵌式油氣分配器將形成的油氣混合物供給潤(rùn)滑點(diǎn)。

(4)控制裝置及檢測(cè)元件部分：采用SIEMENS的PLC控制系統(tǒng)，并配有帶中文液晶顯示器的操作面板，系統(tǒng)上配置有繼電器輸出模塊以便于與用戶機(jī)組的控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)交換。電子控制及監(jiān)控裝置包括如下部分：

電源： 220 VAC，50 Hz適配電源，預(yù)留相應(yīng)接線端子。

控制電源：24 VDC及相關(guān)的整流、配電裝置。

遞進(jìn)式分配器監(jiān)控：感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)遞進(jìn)式分配器以及分配器之前的系統(tǒng)元件的工作狀況。

油位監(jiān)控：液位計(jì)監(jiān)測(cè)油箱報(bào)警位和故障(停泵)位。

壓縮空氣壓力監(jiān)控：壓力開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓縮空氣操作壓力。

接線電纜：用戶機(jī)組主電源至油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)控制柜的電源接線電纜、用戶機(jī)組控制系統(tǒng)至油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)控制柜的信號(hào)線接線電纜、機(jī)組主操室至油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)控制柜的接線電纜。

遠(yuǎn)程按鈕(用戶選配)：用于遠(yuǎn)程方式啟動(dòng)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)，裝設(shè)于主操室，三個(gè)按鈕分別為“啟動(dòng)”、“停止”、及“故障確認(rèn)”。

遠(yuǎn)程顯示燈：用于遠(yuǎn)程顯示油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作狀況，兩個(gè)顯示燈分別為：綠色表示系統(tǒng)工作正常，紅色顯示系統(tǒng)故障。

(5)二級(jí)TURBOLUB油氣分配器：裝設(shè)在從油氣混合塊出口至潤(rùn)滑點(diǎn)之間的中間管路上，來(lái)自油氣混合塊的油氣混合物經(jīng)VTLG油氣分配器一級(jí)分配和TLR油氣分配器二級(jí)分配后輸送到潤(rùn)滑點(diǎn)對(duì)軸承起潤(rùn)滑作用；同時(shí)其中的壓縮空氣從軸承座溢出時(shí)帶走軸承運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量并使軸承座內(nèi)部維持一個(gè)約0.02 MPa的正壓。

(6)中間連接管道及管道附件(接頭、管夾等)部分：由壓縮空氣車間管路(氣源)至潤(rùn)滑系統(tǒng)供氣部分接口的管道；由潤(rùn)滑主站油氣出口至第一級(jí)油氣分配器之間的連接管道；由第一級(jí)油氣分配器至第二級(jí)油氣分配器之間的連接管道；由第二級(jí)油氣分配器至潤(rùn)滑點(diǎn)之間的連接管道。

5 支承輥軸承座的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)圓柱內(nèi)嵌式油氣分配器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)熱矯直機(jī)支承輥軸承座原有結(jié)構(gòu)按以下原則進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(1)在保持原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、精度的前提下增加內(nèi)嵌式分配器的安裝位置。

(2)在軸承座中設(shè)計(jì)可靠完整的潤(rùn)滑油進(jìn)入、排除通道，使軸承得以充分的潤(rùn)滑并控制多余油量的殘存。

(3)形成良好的機(jī)械加工工藝性，保證加工的經(jīng)濟(jì)合理。

(4)結(jié)構(gòu)位置適用于高溫、重載、高速以及有冷卻水和贓物侵入潤(rùn)滑點(diǎn)等惡劣工況。

(5)便于熱矯直機(jī)輥系整體快速更換時(shí)的維護(hù)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率。

6 結(jié)束語(yǔ)

內(nèi)嵌式油氣分配潤(rùn)滑技術(shù)在舞鋼4 300 mm中厚板熱處理矯直機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用使軸承使用壽命大大延長(zhǎng)，潤(rùn)滑油的消耗量和水處理的費(fèi)用大幅下降，降低了設(shè)備運(yùn)行和維修費(fèi)用，使工廠在清潔生產(chǎn)的同時(shí)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

Application of Embedding Style Oil Gas Distribution Lubricating Technology to 4300mm Medium and Heavy Plate Heat Treatment Straightener Design of Wu Steel Company

WuQingjun,ZhaoDong

Taking 4 300 mm medium and heavy plate heat treatment straightener of Wu Steel Company for example, this paper introduces the application of embedding style oil gas distribution lubricating technology to hot straightener backup roll lubrication, including lubrication principle, lubrication advantage, lubricant consumption calculation and bearing chock structure analysis.

medium and heavy plate; straightener; oil gas lubrication

TG333.2+3

B

2010—09—06

編輯 傅冬梅