集中润滑系统原理、控制与润滑机制综述

    （浙江流遍机械润滑有限公司）集中润滑系统具有明显的优点，因为压力供油有足够的供量，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磨擦热带走；摩擦表面的金属磨粒等机械杂质，随着油的流动和循环将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。但是集中润滑系统的维护管理比较复杂，调整也比较有困难。每一环节出现问题都可能造成整个润滑系统的失灵，甚至停产。所以还要在今后的生产实践中不断加以改进。

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。

一、集中润滑系统的特点与维护

   集中润滑系统具有显著的技术优势：在压力供油模式下，系统可提供充足的油量，确保数量众多且分布广泛的润滑点得到及时、充分的润滑；同时，流动的润滑油能够将摩擦副产生的热量带走，并将摩擦表面的金属磨粒等机械杂质随油流冲洗干净。上述作用共同实现了润滑良好、减轻摩擦、降低磨损、减少易损件消耗、降低功率损耗以及延长设备使用寿命的目的。

然而，集中润滑系统的维护管理较为复杂，参数调整也存在一定难度。系统中任一环节出现故障，都可能导致整个润滑系统失灵，甚至造成停产事故。因此，该系统仍需要在今后的生产实践中不断优化与改进。

二、系统组成与自动控制要求

   整个润滑系统配备了各类润滑设备与装置，以及多种控制装置和仪表，用以调节和控制系统中的流量、压力、温度、杂质滤清等参数，使设备润滑更加合理。为确保系统工作安全可靠，必须配置完善的自动控制和信号装置。

三、自动控制与信号系统

1. 主机启动控制

   在主机启动前，必须先启动润滑油泵向主机供油，待油压恢复正常后方可启动主机。若润滑油泵启动后油压波动过大或油压无法上升，说明润滑系统存在异常。此时，即使按下操作电钮，主机也不能转动——这是一项必要的安全保护措施。控制联锁的方法较多，通常采用在压油管路上安装油压继电器来控制主机操作的电气回路。

2. 自动启动备用油泵

   当润滑系统油压降至低于工作压力（0.05 MPa）时，备用油泵自动启动，同时发出示警信号（红灯亮、电笛鸣）。值班人员应根据示警信号立即检查并排除故障。待系统油压恢复正常后，备用油泵自动停止工作。

3. 强迫停止主机运行

   若备用油泵启动后，系统油压仍持续下降并低于工作压力（0.08～1.25 MPa），则油泵自动停止运行并发出信号，同时强迫主机停止运行，发出事故警报信号（红灯亮、电笛鸣）。

4. 高压信号报警

   当系统工作压力超过正常工作压力0.05 MPa时，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。

上述备用油泵启动、强迫主机停转等功能，通常采用电接触压力计及压力继电器进行控制。

5. 油箱油位控制

   油箱油位控制常采用带舌簧管浮子式液位控制器。当油箱油位持续下降至最低允许油位时，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。当油箱油位持续升高（可能因水或其他介质进入油箱），达到最高油液位面时，发出高液位示警信号（红灯亮、电笛鸣），应立即检查并采取措施消除故障。

6. 油箱加热控制

   在寒冷地区或冬季作业时，需对油箱中的润滑油进行加热，一般将油温维持在40℃左右，以保持油的流动性；否则因温度低、油黏度增加，整个系统的控制将发生困难。加热方法有两种：一是蒸汽加热，升温较为缓和；二是电热元件加热，升温较为剧烈，有时会使油质发生热裂化反应，降低黏度并生成胶质沉淀。两种方式均装有自动调节温度的装置，当油温升至规定温度时即自动断电或断汽。

7. 系统自动测温装置

   系统中各相关部位的温度在运行中需定时测量，以便掌握运行状况，如油箱、排油管、进出冷却器的油温和水温等。常用测量装置为热敏元件和电桥温度计，只需扭动操作盘上的转换开关，即可测出各部位的温度。

8. 过滤器自动启动

   当油流进出过滤器的压差大于0.05～0.06 MPa时，表明过滤器被阻塞，应自动启动过滤器以清除圆盘式过滤器内滤筒周围的杂质。通常采用电接触差式压力计进行控制，当压差减小并恢复至允许范围后，自动切断电源停止滤筒清刮。

四、稀油集中润滑系统的分类

   稀油集中润滑系统主要包括以下两类：

• 回转活塞泵供油的集中循环润滑系统

• 齿轮油泵供油的循环润滑系统

五、润滑原理概述

   摩擦副在全膜润滑状态下运行是理想状况，但创造条件、采取措施以实现全膜润滑状态是一项复杂的工作。人们在长期生产实践中不断对润滑原理进行探索和研究，部分理论已较为成熟，部分仍在深入研究。以下对常见的动压润滑、静压润滑、动静压润滑、边界润滑、极压润滑、固体润滑及自润滑等原理作简要介绍。

1. 动压润滑

   通过轴承副轴颈的旋转将润滑油带入摩擦表面，利用润滑油的黏性和轴承副楔形间隙形成的流体动力作用产生油压，从而形成承载油膜，称为流体动压润滑。

流体动压润滑理论的基本假设为：润滑剂具有黏性，即润滑油黏度在一定温度下不随压力变化而改变；摩擦表面为刚性表面，即在受载及油膜压力作用下不考虑其弹性变形。在上述假设条件下，对于一般非重载（接触压力在15 MPa以下）的滑动轴承，该假设接近实际情况。然而，对于滚动轴承和齿轮，表面接触压力可高达400～1500 MPa，此时摩擦表面的弹性变形可达油膜厚度的数倍，且润滑油黏度随压力改变。综合考虑金属摩擦表面的弹性变形和润滑油黏度随压力变化的规律，来研究油膜形成规律、油膜厚度、油膜截面形状及油膜内压力分布，则更为切合实际，这种润滑称为弹性流体动压润滑。

2. 静压润滑

   通过一套高压液压供油系统，将具有一定压力的润滑油经过节流阻尼器，强行供入运动副摩擦表面的间隙中（如静压滑动轴承间隙、平面静压滑动导轨间隙、静压丝杆间隙等）。在摩擦表面尚未开始运动之前，就被高压油分隔开并强制形成油膜，从而保证运动副在承受一定工作载荷的条件下完全处于液体润滑状态，称为液体静压润滑。

3. 动静压润滑

   随着科学技术的发展，近年来工业生产中出现了新型动静压润滑轴承。液体动静压联合轴承充分发挥了液体动压轴承和液体静压轴承的优点，克服了两者的不足。其工作原理为：当轴承副在启动或制动过程中，采用静压液体润滑方式，将高压润滑油压入轴承承载区，把轴颈浮起，保证液体润滑条件，从而避免启动或制动过程中因速度变化无法形成动压油膜而导致金属摩擦表面（轴颈表面与轴瓦表面）直接接触产生摩擦与磨损；当轴承副进入全速稳定运转时，可停止静压供油系统，利用动压润滑供油形成动压油膜，仍能保持轴颈在轴承中的液体润滑条件。从理论上讲，在轴承副启动、运转、制动、正反转的整个过程中，完全避免了半液体润滑和边界润滑，实现全程液体润滑。因此，摩擦系数极低，仅需克服润滑油黏性产生的液体内部分子间摩擦阻力。此外，摩擦表面完全被静压油膜和动压油膜分隔，若运行正常，几乎无磨损产生，从而大幅延长轴承工作寿命并节约动能消耗。

4. 边界润滑

   边界润滑是从摩擦面间润滑剂分子间内摩擦（液体润滑）向摩擦表面直接接触过渡的临界状态。此时摩擦界面上存在一层吸附薄膜，厚度通常为0.1 μm左右，具有一定的润滑性能，称为边界膜。边界膜的润滑性能主要取决于摩擦表面的性质，以及润滑剂中油性添加剂、极压添加剂对金属摩擦表面形成的边界膜的结构形态，与润滑油黏度关系不大。

5. 极压润滑

极压润滑属于边界润滑的特殊情况，即摩擦副处于重载（或高接触应力）、高速、高温条件下，润滑油中的极压添加剂与金属摩擦表面发生化学反应，生成一层化学反应膜，将两摩擦表面分隔开，起到降低摩擦系数、减缓磨损（或改变金属表面直接接触的严重磨损）的作用，称为极压润滑。

6. 固体润滑

   在摩擦面之间加入固体粉状润滑剂，同样可达到良好的润滑效果。两摩擦面之间存在固体润滑剂时，其剪切阻力很小，稍有外力作用分子间即产生滑移，从而将两摩擦面之间的外摩擦转变为固体润滑剂分子间的内摩擦。固体润滑需满足两个必要条件：一是固体润滑剂分子间应具有低剪切强度，易于产生滑移；二是固体润滑剂与摩擦面有较强的亲和力，在摩擦过程中摩擦面上始终保持一层固体润滑剂，且这层润滑剂不腐蚀摩擦表面。固体润滑剂在金属表面通常为机械附着，也可形成化学结合。具有上述性质的物质较多，如石墨、二硫化钼、滑石粉等。对于非层状结构固体润滑剂或软金属，主要利用其低剪切力起到润滑作用，并使其附着在摩擦表面形成润滑膜。对于已形成的固体润滑膜，其润滑机理可近似按边界润滑机理解释。

7. 自润滑

   前述各类润滑在摩擦运动过程中均需向摩擦表面添加润滑剂，而自润滑则是将具有润滑性能的固体润滑剂粉末与其他固体材料混合，经压制、烧结成材；或在多孔性材料中浸入固体润滑剂；或直接用固体润滑剂压制成材作为摩擦表面。在整个摩擦过程中无需添加任何润滑剂，仍能保持良好的润滑作用。自润滑的机理包括固体润滑、边界润滑或两者兼有。例如，用聚四氟乙烯制品制成的压缩机活塞环、轴瓦、轴套等均属自润滑零件，在使用过程中无需再加任何润滑剂即可保持良好的润滑效果。