余向東 張 紅

（1.四川長征機床集團有限公司 四川 自貢 643020；2.華西能源工業(yè)股份有限公司 四川 自貢 643001)

1 油氣潤滑的特點

(1)在機床中軸承與絲杠的高速化、重載荷都會引起潤滑油溫度的升高，軸承與絲杠潤滑溫升曲線如圖1所示。當(dāng)潤滑量低于A點時，油膜不足以完全覆蓋摩擦面，此時摩擦為混合摩擦，也就是存在鋼與鋼的直接接觸，導(dǎo)致摩擦溫度升高，且易出現(xiàn)機械部件的磨損。在圖1中，A點是潤滑最佳點，潤滑量剛好避免混合摩擦的發(fā)生；油量增加攪油發(fā)熱量增多，溫度升高。B點以后是噴油潤滑要求的潤滑量，但軸承摩擦動力損失較大，為A點潤滑量的4/3倍。

油氣潤滑靠的是持續(xù)通入空氣驅(qū)動潤滑油到達潤滑點，由大量通入的空氣帶走軸承中的熱量，達到降低溫度的效果；研究表明，通入軸承的空氣與潤滑油一起形成的氣液兩相膜降，降低了潤滑油的粘度，改善了軸承的發(fā)熱情況。

在降低軸承溫升時，油氣潤滑比脂潤滑有顯著的作用，經(jīng)國外先進絲杠廠家的研究試驗表明，在同樣條件下，絲杠采用油氣潤滑比采用脂潤滑后最高轉(zhuǎn)速提高了15%～25%。

(2)定時對軸承補充最干凈的潤滑油，以改善潤滑環(huán)境。油氣潤滑是定時將所需的最小量潤滑油輸送到潤滑點，這樣可以避免潤滑油的劣化，能穩(wěn)定地保持優(yōu)質(zhì)的油膜，對提高機床主軸軸承壽命起到很好的作用。

(3)油霧潤滑和噴油潤滑都是加入過多的潤滑油進行潤滑，都不能精確控制潤滑量及潤滑頻率，這樣既浪費了資源又增加了回收難度并會污染環(huán)境。油氣潤滑通過定量油氣混合閥精確地控制出油量及出油頻率，能精確可靠地對潤滑點施加潤滑，它的耗油量僅相當(dāng)于油霧潤滑的幾分之一甚至更少。

(4)油霧潤滑將油霧化成0.5～2μm微粒，這樣的微粒難以回收，有30%～50%油霧無法回收，在PM2.5以下會被人吸入肺部，嚴(yán)重地威脅到工人的健康。而油氣潤滑是將潤滑油用氣吹向潤滑點，此時油氣的粒度在20～30μm以上，沒有被霧化的可能。只要通過簡單的回收管路就可以進行完全回收，實現(xiàn)對環(huán)境的保護。

油氣潤滑可選用更寬范圍的潤滑油，油氣潤滑油品可以選擇油品的粘度值范圍更加大，可以采用150號以上潤滑油，這對于重載機床非常有利。

(5)對軸承可以形成氣密封保護。油氣潤滑使用的5 bar空氣在軸承內(nèi)形成了對外的壓差，避免了外界的異物侵入。

2 機床油氣潤滑系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

(1)介于軸承廠家使用環(huán)境與設(shè)計環(huán)境的差別，根據(jù)經(jīng)驗用軸承DmN值作為油氣潤滑的選擇標(biāo)準(zhǔn):

式(1)中，Dm為軸承中徑，mm；N為軸承轉(zhuǎn)速。

對于鋼球滾珠軸承，建議 DmN值在 65～105萬范圍內(nèi)選擇油氣潤滑，而滾柱軸承這個值在50～90萬。實際使用會根據(jù)承載、預(yù)緊、軸承組合對數(shù)及軸承冷卻方式等做一定調(diào)整。比如，當(dāng)能提供軸承外部冷卻時，軸承油氣潤滑適應(yīng)的DmN值可以達到120萬以上。針對實際案例可通過試驗驗證以上數(shù)據(jù)，也可由軸承廠家提供支持完成潤滑類型選擇。

(2)軸承油氣潤滑量可以用如下公式進行計算:

式(2)中，Q為軸承所需潤滑量，ml/H；D為軸承內(nèi)徑，mm；K為軸承系數(shù)。

深溝球軸承、角接觸球軸承，K=1；圓柱滾子軸承、無預(yù)載圓錐滾子軸承，K=0.3；有預(yù)載圓錐滾子軸承，K=0.4。由式(2)計算出的值為參考值，實際使用值可通過試驗獲得。

使用時，每小時給油4～10次較為合理，既滿足使用要求又避免了油泵的頻繁啟動。使用低粘度粘度潤滑油、選擇高DmN值工況可適當(dāng)提高頻率。

需要注意的是，每次注入油量與供油系統(tǒng)參數(shù)無關(guān)，只與每個出口計量件選擇的大小有關(guān)，供油泵每工作一次，注入一次計量油量。為保證各個點泵入足夠油量，一般選擇將油泵開啟時間保持20s。

(3)油氣控制系統(tǒng)如圖2所示。圖2中，T為油氣潤滑間隔時間，K為系統(tǒng)運動前的準(zhǔn)備時間。在系列開電后先供給空氣T/2時間，將管路中的余油順利注入軸承，進行一個預(yù)潤滑；機床運行前K分鐘對系統(tǒng)進行一次注油，保證管路中測量充足；機床運動開始不間斷通入壓縮空氣，到機床停止 T/2時間為止；機床運行時開始為管路以T為頻率注入油，每次注油油泵保持20s，保證各個注油點能充分注入潤滑油；中途間斷注油停止，待正常運行后繼續(xù)按原有頻率注油。

圖2 油氣潤滑控制圖

3 結(jié)語

隨著高速加工的推廣應(yīng)用，高速機床將會不斷增加。油氣潤滑作為一種高效清潔的潤滑方式必將會更多的被選擇。通過本文的討論，將有助于對油氣潤滑技術(shù)的了解，更好地在機床設(shè)計中加以應(yīng)用。