油雾润滑系统的设计和计算
各摩擦副所需的油雾量
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各摩擦副所需的油雾量 |
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计算各摩擦副所需的油雾量，采用含有“润滑单位(LU)”的实验公式进行计算，其计算公式见下表。把所有零件的“润滑单位(LU)”相加，可得系统总润滑单位载荷量(LUL)。 |
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表1 典型零件的润滑单位(LU) |
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零件名称 |
计 算 公 式 |
零件名称 |
计 算 公 式 |
说 明 |
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滚动轴承 |
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齿轮-齿条 |
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1.如齿轮反向转动，按表中公式计算后加倍 2.如齿轮副的齿数比大于2，就取 3.如链传动n＜3r/s，则取n＝3r/s |
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滚珠丝杠 |
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凸轮 |
2Db×10-4 |
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径向滑动轴承 |
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滑板-导轨 |
8lb×10-5 |
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齿轮系 |
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滚子链 |
d'pin1.5×10-5 |
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齿轮副 |
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齿形链 |
5d'bn1.5×10-5 |
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蜗轮蜗杆副 |
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输送链 |
5b(25L+d')×10-4 |
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式中符号意义 |
i—滚珠、滚子排数或链条排数；d—— 轴径，mm；D—— 凸轮最大直径，mm；n—— 转速，r/s；d′—— 齿轮、链轮、滚珠丝杠的节圆直径，mm；b—— 径向滑动轴承、齿轮、蜗轮、凸轮、链条的支承宽度，mm；l—— 滑板支承宽度，mm；L—— 链条长度，mm；p—— 链条节距，mm；K—— 载荷系数，由轴承类型及预加负荷程度而定，参看表2；F—— 轴承载荷，N |
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表2 载荷系数K |
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轴承类型 |
球轴承 |
螺旋滚 子轴承 |
滚针轴承 |
短圆柱滚 子轴承 |
调心滚 子轴承 |
圆锥滚 子轴承 |
径向滚 动轴承 |
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未加预加负荷 |
1 |
3 |
1 |
1 |
2 |
1 |
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已加预加负荷 |
2 |
3 |
3 |
3 |
2 |
3 |
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/MPa |
＜0.7 |
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1 |
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0.7~1.5 |
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2 |
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1.5~3.0 |
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4 |
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3.0~3.5 |
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8 |
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凝缩嘴尺寸的选择
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凝缩嘴尺寸的选择 |
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可根据每个零件计算出的定额润滑单位，参照下图选择标准的喷嘴装置或相当的喷嘴钻孔尺寸，其中标准凝缩嘴的润滑单位定额LU有1、2、4、8、14、20共6 种。当润滑单位定额处在两标准钻头尺寸(钻头尺寸)之间时，选用较大的尺寸，当润滑单位定额超过20 时，可采用多孔喷嘴。单个凝缩嘴能润滑的最大零件尺寸参看表1。当零件尺寸超出表1的极限尺寸时，可用多个较低润滑单位定额的凝缩嘴，凝缩嘴间保持适当的距离。 凝缩嘴的结构及用途见表2。
图 喷孔润滑单位定额 |
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表 1 单个凝缩嘴能润滑的极限尺寸 |
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零件名称 |
支承面宽度 |
轴承 |
链 |
其他零件 |
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极限尺寸/mm |
l＝150 |
B＝150 |
b＝12 |
b＝50 |
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表2 |
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名称 |
图示 |
结构 |
用途 |
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油雾型 |
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具有较短的发射孔，使空气通过时产生最少涡流，因而能保持均匀的雾状 |
适用于要求散热好的高速齿轮、链条、滚动轴承等的润滑 |
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喷淋型 |
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具有较长的小孔，能使空气有较小的涡流 |
适用于中速零件的润滑 |
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凝结型 |
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应用挡板在油气流中增加涡流，使油雾互相冲撞，凝聚成为较大的油粒，更多地滴落和附着在摩擦表面 |
适用于低速的滑动轴承和导轨上 |
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管道尺寸的选择
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管道尺寸的选择 |
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在确定了凝缩嘴尺寸后，即可根据每段管道上实际凝缩嘴的定额润滑单位之和作为配管载荷，按表1选用相应尺寸的管子。 如油雾润滑装置的工作压力和需用风量已知，可由表2查得相应的管子规格。 |
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表1 管子尺寸 mm |
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管径 |
凝缩嘴载荷量(以润滑单位计) |
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10 |
15 |
30 |
50 |
75 |
100 |
200 |
300 |
500 |
650 |
1000 |
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铜管(外径) |
6 |
8 |
10 |
12 |
16 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
62 |
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钢管(内径) |
— |
6 |
8 |
10 |
— |
15 |
20 |
25 |
32 |
40 |
50 |
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注：铜管按GB/T 1527~1528—1997，钢管按GB/T 3091—2008。 |
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表2 通过管子的允许最大流率 m3·s-1 |
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压力/MPa |
公称管径/in |
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1/8 |
1/4 |
3/8 |
1/2 |
3/4 |
1 |
11/4 |
11/2 |
2 |
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0.03 |
0.02 |
0.045 |
0.10 |
0.147 |
0.28 |
0.37 |
0.80 |
0.88 |
1.73 |
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|
0.07 |
0.031 |
0.07 |
0.16 |
0.22 |
0.45 |
0.60 |
1.25 |
1.42 |
2.5 |
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|
0.14 |
0.054 |
0.125 |
0.22 |
0.36 |
0.77 |
0.96 |
2.1 |
2.4 |
4.7 |
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|
0.27 |
0.10 |
0.224 |
0.50 |
0.68 |
1.4 |
1.75 |
3.7 |
4.2 |
8.5 |
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|
0.4 |
0.14 |
0.33 |
0.75 |
0.97 |
2.0 |
2.63 |
5.5 |
6.4 |
12.2 |
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0.5 |
0.19 |
0.43 |
0.96 |
1.28 |
2.6 |
3.4 |
7.2 |
8.2 |
16.0 |
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|
0.65 |
0.23 |
0.54 |
1.2 |
1.52 |
3.2 |
4.25 |
9.1 |
10.3 |
20.0 |
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|
1.0 |
0.36 |
0.80 |
1.75 |
2.26 |
4.8 |
6.2 |
13.4 |
15 |
30.0 |
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1.3 |
0.47 |
1.05 |
2.38 |
3.1 |
6.4 |
8.4 |
17.6 |
20 |
35.5 |
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|
1.7 |
0.60 |
1.21 |
3.0 |
3.75 |
8.0 |
10.5 |
22.7 |
25 |
48.0 |
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注：本表的数据系基于下列标准。
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空气和油的消耗量
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空气和油的消耗量 |
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(1)空气消耗量qr 是油雾润滑系统总载荷量NL的函数。可按下式计算 qr＝15NL×10-6 (m3/s)(体积是在一个大气压下自由空气的体积) (2)总耗油量Qr 将各润滑点选定的凝缩嘴的润滑单位LU量相加，即可得到系统的总的润滑单位载荷量LUL，然后根据此总载荷量算出总耗油量。 Qr＝0.25(LUL)(cm3/h) 根据总耗油量Qr，选用相应的油雾润滑装置，使其油雾发生能力等于或大于系统总耗油量Qr。 |
发生器的选择
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发生器的选择 |
|---|
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将所有凝缩嘴装置和喷孔的定额润滑单位加起来，得到总的凝缩嘴载荷量(NL)，然后根据此载荷量，选择适合于润滑单位定额的发生器，且一定要使发生器的最小定额小于凝缩嘴的载荷量。 |
润滑油的选择
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润滑油的选择 |
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|---|---|
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油雾润滑用的润滑油，一般选用掺加部分防泡剂(每吨油要加入5~10g的二甲基硅油作为防泡剂，硅油加入前应用9 倍的煤油稀释)和防腐剂(二硫化磷锌盐、硫酸烯烃钙盐、烷基酚锌盐、硫磷化脂肪醇锌盐等，一般摩擦副用0.25%~1%防腐剂，齿轮用3%~5%)的精制矿物油。 润滑油的黏度按下表选取。下图为润滑油工作温度和润滑油黏度的关系。当黏度值在曲线A 以上、B 以下时，需将油加热；在B 以上时，油及空气均需加热；在A 以下时，空气和油均不加热。
润滑油工作温度和黏度的关系 |
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油雾润滑用油黏度选用 |
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润滑油黏度(40℃) /mm2·s-1 |
润 滑 部 位 类 别 |
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20~100 |
高速轻负荷滚动轴承 |
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100~200 |
中等负荷滚动轴承 |
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150~330 |
较高负荷滚动轴承 |
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330~520 |
高负荷的大型滚动轴承，冷轧机轧辊辊颈轴承 |
|
440~520 |
热轧机轧辊辊颈轴承 |
|
440~650 |
低速重载滚子轴承，联轴器，滑板等 |
|
650~1300 |
连续运转的低速高负荷大齿轮及蜗轮传动 |
凝缩嘴的布置方法
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凝缩嘴的布置方法 |
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|---|---|---|
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名称 |
图 例 |
说 明 |
|
滚
动
轴
承 |
|
为使油雾能从轴承中通过，轴承中阻碍油雾流通的密封应拆除或至少将油雾加入面的密封拆除，而排出面的密封加开排气口，见图a 排气口的断面积最小应为凝缩嘴通孔面积的2 倍。轴承座在油雾排出面如装有轴承盖，也应在其上加开适当的排气口或槽口，见图b 通过一个中心入口润滑双列轴承时，应使轴承两侧排气口的面积近似相等。当用迷宫密封时，则不需另开排气口。在某些结构情况下，有时会在轴承座内部积油，这时必须在轴承座底部设置排油口，以将积油迅速排出。当排气口设在轴承座最低位置时，排气口可兼作排油口，见图c 无预加负荷的圆锥滚子轴承，油雾从圆锥滚子小头一边给入。凝缩嘴安装在距轴承表面适宜的距离6~15mm，见图d 有预加负荷的圆锥滚子轴承，必须配置两个凝缩嘴，一个安装在圆锥滚子大头一侧，其Q 值的分配量为2/3，另一个安装在圆锥滚子小头一侧，其Q 值的分配量为1/3，见图e 在预加负荷特别大的情况下，除凝缩嘴给油外，在轴承座的下部应储存有润滑油，使下部的滚动体先浸在油中，以达到启动初期的给油目的，见图f 当用球面或圆柱滚子轴承时，应将Q 值均等分配于两个凝缩嘴，在轴承的两面各用一个凝缩嘴供油 |
|
滑
动
轴
承 |
|
凝缩嘴安装在轴承没有负荷部位的纵向油槽中部，距轴承表面适宜的距离6~15mm，最小5mm，最大25mm，见图g 轴承长度小于150mm时，可在中间配置一个凝缩嘴，见图h；轴承长度大于150mm时，所需凝缩嘴个数取大于等于 |
|
|
精密滑动轴承：为了使整个摩擦面均匀地分配油雾，应设计润滑槽和排气口。润滑槽配置在轴承盖上没有负荷部位的内侧，长度为90%的轴承长度，其边缘应修磨成圆角。当轴承的间隙不足以排出空气时，必须另设排气口。排气口应设在和凝缩嘴同一截面上，并用纵向润滑槽连通，其位置配置在与轴旋转方向相反的一边，见图j 摆动式水平轴承：当轴承长度小于150mm时，最少需要两个凝缩嘴，分别配置在轴的上方，并在垂直中心线的两边，见图k，当轴承长度大于150mm时，所需凝缩嘴列数取大于等于 |
|
|
滑
动
轴
承 |
|
摆动式垂直轴承：当轴径小于25mm时，距上端1/3的高度配置一个凝缩嘴；当轴径大于25mm时，距上端1/3的高度应配有一定数量的凝缩嘴。凝缩嘴所需个数大于等于 |
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滑
动
导
轨 |
|
凝缩嘴安装在拖板上，且与运动呈垂直方向的润滑槽中。润滑槽的设计与滑动轴承相同。见图m 拖板长度小于100mm时，只需配置一个凝缩嘴 拖板行程大于拖板长度时，应于拖板两端距边缘约25mm处各配置一个凝缩嘴；拖板行程小于拖板长度时，约每100mm配置一个凝缩嘴，端部的凝缩嘴配置在距首末两端各约25mm的位置见图n 拖板宽度小于150mm时，配置一列凝缩嘴；拖板宽度大于150mm时，所需凝缩嘴列数取大于等于 垂直方向的拖板，考虑到油向下流，在靠近拖板上部的位置安装凝缩嘴 |
|
凸 轮 |
|
凸轮宽约每50mm配置一个凝缩嘴，从凸轮表面到凝缩嘴之间的适宜距离6~15mm，最小5mm，最大25mm |
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齿
轮
传
动 |
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齿轮的齿宽小于50mm时，配置1个凝缩嘴；齿宽大于50mm时，所需凝缩嘴个数取大于等于 对于所有齿轮传动，凝缩嘴安装的最佳位置是在啮合点前的90°~120°的方位，且应朝向主动齿轮的负荷侧，距齿面的适宜距离6~15mm，最小5mm，最大25mm，见图q 齿轮、齿条与齿轮为可逆传动时，啮合点的两侧都应配置凝缩嘴，见图r、图s |
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蜗 轮 蜗 杆 传 动 |
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凝缩嘴安装的位置，应朝蜗轮蜗杆啮合进入方向的负荷侧，见图t 蜗杆蜗轮为可逆传动时，啮合面的一侧都应配置凝缩嘴 |
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链
传
动 |
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单排滚子链，配置两个凝缩嘴，每个凝缩嘴对着链条两侧链板，其Q值的分配量为计算并经圆整后Q值的1/2 两排或多排滚子链、中间板应比两侧板得到多1 倍以上的润滑量，凝缩嘴应对着每侧链板安装，其Q值分配量如下：两侧链板， 无论是哪种链传动，凝缩嘴喷油的方向，都应稍为朝向链条运动的反方向，其安装位置是在刚刚离开主动轮的链条内侧。凝缩嘴距离链条的适宜高度为6~15mm，最小5mm，最大25mm，见图u |
