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润滑技术的发展方向
  发表时间:2016-7-27  浏览次数: 861浏览次数:862

一、概述

    事物总是不断发展的,永远不会停督在一个水平上,“变”是永恒的。目前的润滑技术和润滑油品.就是由于生产不断发展,不断提出新的、更苛刻的要求,一步步发展起来的,而且必将更快地继续发展下去。“变”体现在润滑剂的种类、润滑方式和对油品的评价上。

    1、润滑剂的变迁

    润滑剂的发展历程,首先是为了减少磨檫,将动植油加到摩擦副的表面上,并取得显著效果。其后.为了降低润滑剂的成本、延长油品使用寿命、改善其耐高低温性能,致用矿物油。在工艺润滑领域里,为了改善润滑剂的散热性能、降低成本.逐渐大量使用乳化液、微乳液。20世纪50年代阻后,对机械设备提出节能、长寿命的要求。新型、高效润滑油添加剂的种类和性能不断发展,润滑剂的性能大幅度提高,带来第莹次油品更新换代。润滑油向着“高性能亿、低粘化、通用化”的方向发展。20世纪末。环保问题已经形成全世界共同遵守的准则,并成为我国的一项基本国策,国家制定了不少法规,加大了环境管理力度,“环保成闻题,已经成为润滑技术发展必须跨越的难关。当前的任务,是迅速发展性能好:用量少、寿命长、可生物降解的环保型润滑油。

    2、润滑方式的现代化

    原始的润滑方式,是手浇、油杯,逐渐发展到灌注式浸油润滑。其后.为了提高润滑剂的冷却牲能、便于清除污染物、保证油品能输送到最需要的部位,发展了大油箱、循环式喷油润滑。20世纪60'--70年代,为了获得良好的、均匀润滑效果,带走部分热量.降低能耗,减少设备占用空间,发展丁油雾润滑。其后,由于油雾润滑对润滑油的利用率低,只有60%;油雾化后,有20%-d0%的润滑油通过排气进入外界空气中,成为可吸入油雾,对人体肺部极其有害,并污染环境。近20年.为了保护环境、节约油品、提高设备寿命、实现程控化,发展了油气润滑和MQL(最小油量润滑)润滑】。润滑方式的“变”.进人到一个新时代。

    3、品评价的变化

    传统概念,认为润滑油加到机器上,机器能转,就是能用。能用的油品,价格越低越好。油坏了,认为应该换油;机器坏了,认为应该换零件,并给所谓“易损件”定出了使用寿命。这种观念的形成,问题出在认识论上。是以宏观的、稳态的,孤立的思路去分析问题,就是论事。正确的观念应该是微观地、时变地、系统地看待事物,跟着科学技术的发展不断前进,依据当代观点,判断油品好坏,第一、看它是否能满足机器的使用工况,是否适应机器对高低温性能的要求:第二、访油品是否能保证机器和油品的使用寿命;第三、是否节能;第四、综合经济效益(包括油价、换油期、设备使用寿命、维护费以及提高开工率创造的价值等)是否最高;最后,也是最重要的,是是否符合可持续发展战略,满足环保要求。长期使用的馏分油,不能满足高性能油品的要求;加氢油,性能可以大幅度提高,但环保问题仍然解决不了。植物油可以100%的生物降解,满足环保要求。但其高低温性能、氧化安定性、水解稳定性都存在问题。只有合成油,尤其是酯类油和某些聚醚,具有性能优越、生物降解性能好、能成倍延长机器和油品的使用,算总帐,大大优于矿物油和植物油。21世纪,合成油将迅速发展,将领导未来润滑油市场。

    二、21世纪的润滑技术

    1、设备润滑的发展方向

    根据节能、环保、长寿命的要求,设备润滑,宣发展油气润滑。德国REBS公司首先提出油气润概念,又发明了TURBOLUB油气分配器,使油气润滑得到了应用和发展。油气润滑的机理,如下图。以步进式给油器,定时、定量间断地供给润滑油,用3~4×105 Pa的压缩气,沿油管内壁将油吹向润滑点,将油品准确地供应到最需要的润滑部位上。

    油气润滑与油雾润滑在流体性质上截然不同。油雾润滑时,油被雾化成0.5~2μm的雾粒,雾化后的油雾随空气前进二者的流速相等;油气润滑时,油不被雾化,油是以连续油膜的方式被导入润滑点,并在润滑点处,以精细油滴方式,喷射到润滑点。在油气润滑中,润滑油的流速为2~5cm/s;而空气速度为30~80m/s,特殊情况可高达150~200m/s。油气润滑带来一系列优点,

    (1)可以提高轴承寿命3~6倍:(2)润滑油耗量只相当于喷油润滑的l/lO~1/30;(3)适用于高速、重载、高温工况,以及受赃物、水和化学性流体侵蚀的场合:(4)大幅度降低润滑设备运行和维护费用;(5)往外界排放的润滑剂照少,油不雾化,有利于“环保”。本溪钢铁公司冷轧厂,冷轧机工作辊轴承.采用油汽润滑以后,2000年2月到2 001年2月的一年期间.减少轴承烧箝和降低油耗取得经济效益500万元,并提高了产品质量。攀钢冷轧厂主轧机改用油气润滑后,耗油量降低到油雾润滑的1/5,延长轴承寿命三倍以上。目前.80%以上高速线材轧机滚动导卫轴承,都采用了油汽润滑。

    油汽润滑,不仅用于滚动轴承和滑动轴承,还在齿轮,尤其是开式齿轮、蜗轮、滑动面、机车轮缘与轨道、链条等领域,得到广泛应用。

    2.工艺润滑的发展动向

    根据可持续发展战略,工业生产必须首先解决“环保”问题,传统的生产技术,必须作重大调整。例如:(1)切削加工时使用的氯系切削液,由于它性能良好、价格便宜,特别是在苛刻的条件下,更显得优越,长期以来被广泛应用。但是.由于含氯废液燃烧时,会产生致癌物质一一二嚆英,从环保的角度看,必须淘汰。日本在2000年修订JIS切削液标准时,就删去了一切含氯的切削液。(2)切削加工,产生大量的热,希望切削液具有好的散热性和润滑性能。水的导热系数是矿物油的6倍…,水中加入部分矿物油和少许添加剂,可以得到成本低、散热性能好的乳化液和微乳液。根据切削情况(轻切削、重切削、高速切削)适当调节乳化液的供给量,可以收到良好的效果。有人认为高效微乳液的合理应用,可以彻底解决切削液的问题。但是由于环保要求,润滑液的废液必须经过处理,达标后才能排放,废液处理耗资巨大,使人们不得不对切削液作重新评价。德国对汽车制造厂作过调查,得到的结果是:工具费只占加工成本的2%~4%;但与切削液有关的费用,却占成本的7%~17%,是工具费用的3~5倍,机械加工中的能量消耗,主轴运转需要的动力只占20%;与冷却润滑有关的能量消耗却占53%“’。这说明由于“环保”要求,乳化液的廉价优势已不存在,已经变成影响生产发展的障碍。

    近些年,为了解决“环保”问题,在研究少排放甚至零排放的加工工艺,研究干切削和半干切削。从“环保”角度看,干切削最理想,但是在干切削加工时,由于发热量大、振动大.会缩短刀具寿命、影响加工精度和表面光洁度。所以,干切削只能适用特殊条件下。半干切削,是在确保润滑性能和冷却效果的前提下,使用最小限度的切削液。目前新发展起来的MQL(Minimal Q uointity Lubricants)(最小量润滑)加工方法,导致润滑技术发生了划时代的变化。

    MQL润滑系统的具体实例(主轴内部混合式)如图2”’所示,该结构是由改装的机床主轴和供油系统、供汽系统组成。中空的主轴中放入套管。内管通油,外管通气,由设在主轴前端的混合装置使油气混合,向切削工具输入雾状润滑剂。雾状润滑剂,由于经过的回转部分很短,不受离心力的影响,雾状润滑剂通过工具前端的孔,高效率地喷出,准确地喷到切削部位。供油的定量泉,崩CNC(Compufer Numerical Contr01)(计算机数字控制)控制,可以任意设定供油量。

    MQL润滑系统用油量极少,一般供油量不大于50ml/h。运送油的压缩空气,还可以起到排除切削和冷却作用。MqL加工,具有一系列优越性:(1)用油少,只有传统加工方法的1/20~1/50:(2)切屑上几乎无油:(3)工件上附着的油很少,可阻简化工件清洗工序,或大幅度延长清洗剂的寿命;(4)省去消耗大量能耗的冷却循环系统:(5)不需要润滑管理;(6)可以把MQL装置安到已有的机床上。

    使用中发现MQL润滑,还存在冷却效果有限的问题。针对这个不足,进一步开发了油一水复合雾MQL加工方法。

    该方法是将润滑油和水分别雾化.同时喷到切削点。油、水的混合比,自由度很大。可以根据加工情况进行调整。根据喷嘴的形状和配置情况,可以做成水包油的同轴供应方式也可以做成混合供应方式。

    根据长寿、节能和环保要求,设备润滑和工艺润滑,都提出应当使用环保型、高性能油品。

    3.润滑剂的发展方向

    发展润滑剂的总原则,是“节能”、“环保”、“长寿命”。从环保角度看,植物油生物降解最好。但植物油存在氧化安定性差:高低温性能差、水解安定性不好等致命弱点。虽然它的价格比合成油低.但是它的性能差、寿命短,算总帐使用植物油并不便宜。

    三、结语

    科技在进步,时代在变化,“环保”问题,提高到突出位置,必然会促使生产变化、工艺变化、人的观念变化。(1)设备润滑发展到油气润滑.用油量降到原用油量的Ill0对油品的性能要求大幅度提高,最佳方案是使用合成油。(2)T艺润滑发展到MQL润滑.用油量只有原用油量的1120~l/50,要求油品润滑性能高、高低温性能好、蒸发量小、不结焦,推荐使用酯类油和聚醚油。(3)基于环保要求.矿物油、乳化液废液的处理费用过高,矿物油型润滑油已失去其优势。润滑油的明天,必将是台成油的天下,尤其是酯类油和聚醚油,将是前途无量。