油气润滑的概念与工作原理1•什么是油气润滑？简单地说，将单独供送的润滑剂和压缩空气进行混合并形成紊流状的油 气混合流后再供送到润滑点，这个过程就是油气润滑1.1油气润滑的基本原理图1是油气流形成的示意图，单相流体油和单相流体压缩空气混合后就形 成了两相油气混合流，两相油气混合流中油和压缩空气并不真正融合，而是 在压缩空气的流动作用下，带动润滑油沿管道内壁不断地螺旋状流动并形成 一层连续油膜，最后以精细的连续油滴的方式喷到润滑点也因此，在油气 润滑系统中，总共有三种介质即油、气和油气混合流；对应地也就有三种介 质管道即油管、气管和油气管从图1可以看出，在油气管中油的流动速度和压缩空气的流动速度大相径 庭，油的流速远远小于压缩空气流速（在某些特殊场合如机车轮缘润滑，油 气的喷射速度可高达150-200m/s而从油气管中出来的油和压缩空气也 是分离的，因此油并没有被雾化一一这是油气润滑与油雾润滑的重大区别， 换句话说，油气润滑和油雾润滑在流体的物理性质上有天壤之别在油雾润 滑中，油被雾化为0.5〜2um的雾粒，而且油和气两种流体的流速（即油雾的 流速）是相等的；而在油气润滑中，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的方式喷射出来的，如果拿一张白纸放在油气管出口 处，会看到白纸上落有星星点点的油滴。
图2为油气管中的油膜状态示意图在油气管道中，由于压缩空气的作 用，起初润滑油是以较大的颗粒呈间断状地粘附在管道内壁四周（图2a）, 当压缩空气快速流动时，油滴也随之低速缓慢移动并逐渐被压缩空气吹散、 变薄，在行将到达管道末端时，原先是间断地粘附在管壁四周的油滴已以波 浪形油膜的形式连成一片，形成了连续油膜（图2b）,被压缩空气以精细的 连续油滴喷入润滑点（图3）我们不妨做一个试验在一个较平整的台面上每隔一段距离点一滴水珠 并使之排成一行在成行的水珠的一端，沿着水珠排列的方向用力吹一口 气，即可发现原先间隔排列的水珠此刻已被吹散并连贯起来，这与油气在管 道内的情形是相似的异质物体或系统中，各存在分界面的独立物质称之为 相自然界常见的物质有三相即固相、液相和气相油气就是一种两相流 在两相流中，两相之间不仅存在分界面，而且这一分界面是随着流动而在不 断变化的两相流大致有三类：气体和液体共同流动的气液两相流；气体和油气大体上是一种气液两相流，但在某些特殊场合如轨道类机车轨道及轮缘 润滑中，压缩空气和含有高比例固体颗粒如石墨、精细铝粉等的特殊润滑剂混合后流动，形成了气液两相和气固两相的混合型两相流体。
油气管末端ba油气管始端图3纵观润滑方式的发展历史，润滑与冷却是紧密联系在一起的，因为润滑 的作用是要降低作相对运动的零、部件的配合面之间的摩擦与磨损，同时降 低温升因此冷却润滑技术作为摩擦学的一个分支一直在不断地发展单相 流体冷却润滑（将单相流体如切削液及润滑油等浇注到冷却润滑区从而起至U 润滑作用）是得到普遍应用的传统技术，在工程实践中得到了广泛的应用 当前机械工业产品正朝着高速、重载、高效、节能、自动化程度高和使用寿 命长的方向发展，单相流体冷却润滑技术已经远远不能适应机械工业发展的 要求，通过实践及不断探索，人们终于找到了一种新型、高效的冷却润滑技 术，这就是气液两相流体冷却润滑技术油气润滑就是气液两相流体冷却润滑技术的典型应用，它通过形成的气 液两相膜隔开相对运动的摩擦面从而起到润滑作用，同时由于含有大量的气 体，速度较高的气液两相油气流还可以带走大量摩擦热，又起到了冷却降温 作用我国研究气液两相流体冷却润滑技术方面的权威一一哈尔滨工程大学 阎通海教授通过实验研究认为，在气液两相油气流中，液体与气体牢固地形 成了气液两相膜，试验及实践结果表明，气液两相膜与单相液体膜相比，承 载能力大大提高，它的形成兼有流体动压和流体静压的双重作用。
因此，不 仅在速度高时能够形成完整的气液两相膜，即使在速度较低时依然能够形成 具有一定承载能力的气液两相膜，使作相对运动的摩擦面始终处在良好的工 作状态下，这是仅靠流体动压形成的单相液体膜无法比拟的研究同时表 明，喷射到润滑点的气液两相流体中的润滑油液体小颗粒在润滑区固体表面 汇聚，同时，由高速流动的空气形成的孤立分散的空气小气泡混合于汇聚在 润滑区固体表面的润滑液之中，随着两摩擦表面的相对运动，在两摩擦表面 之间形成了气液两相流体润滑膜（即两相膜）众所周知，粘度是润滑剂最 重要的物理特性研究还表明，在同等润滑剂条件下，两相流的粘度明显大 于单向润滑液的粘度而且随着两相流中空气小气泡相对体积含量的增加， 两相流的粘度也增大，即普通粘度的润滑油形成的气液两相膜的厚度大于它 的单向液体膜厚度显然，由于润滑膜厚度的增加，使润滑膜形成率提高， 减少了两摩擦表面直接接触的机会，减轻了两表面之间的摩擦，这就使得气 液两相流体润滑具有优良的润滑减摩作用1・2油气润滑的基本特点和油雾润滑不同，油气润滑几乎不受油的粘度的限制，可以输送粘度值 高达7500mm2/s的油品，因此绝大多数适宜的油品都可采用，不仅是稀油、 半流动干油甚至是添加了高比例固体颗粒的润滑剂都能顺利输送。
另外，也 不须对油进行加热，即使是在北方寒冷地区也是如此油气润滑对油的清洁度的要求也不高，NAS9级或好于NAS9级即可，普 通的新油一般都可以直接使用，但为了防止出现意外，即加入废油或是新油 本身不够清洁，所以加油时还是应采用一个精度不低于40u的过滤器过滤后 再加入油气润滑对压缩空气的要求是工作压力在3〜4 bar左右，在大量润滑点的 场合，考虑到管路多而压力损失相应较大，可以适当调高工作压力；而在润 滑点很少量的场合，2bar情况下也能使用，低于2bar时尤其是压缩空气流速 低于7m/s时则不易形成稳定连续的油膜；另外含水量不能过高，因为过多的 水分会破坏油膜并危害轴承、齿轮等传动件当然油气润滑系统中会配置相 应的压缩空气处理装置对压缩空气进行过滤、除水等处理如果用户的气源 很脏或含水量很高，则须在系统接入口前另设压缩空气干燥器或带分水作用 的过滤器预先对压缩空气进行处理总的来看绝大多数工厂的压缩空气气源都能满足使用要求，而且压缩空 气制取容易且非常廉价油气润滑系统一般不配备压缩空气制取设备，在一 些没有压缩空气源的场合如吊车轨道润滑，会配置一台超小型的空气压缩机 作为气源另外，如果有多余的氮气源，也可以用压缩氮气替换压缩空气作 为气源。
油气润滑系统中压缩空气的消耗量受多种因素的影响，如压缩空气的压 力及流速、轴承的大小、密封的松紧度、润滑点的多少等等一般而言，平 均每个润滑点消耗量为1.5Nm3/h油气管的内径一般为2〜15mm，但借助于压缩空气的作用，油气可以输 送很长的距离实验结果表明，油气管最短为0.5m，最长可达100m，在大量 润滑点的情况下，为避免过多的压力损失，可适当缩短油气管的长度；此外 油气还可以克服重力的作用从低位向高位输送，管道呈盘状或弯折以及油气 管道中间连接接头的使用均不会对油气的顺利输送带来不利影响在油气润滑系统中，由于耗油量很小，因此采用的是间歇性供油的方 式，即根据设定的工作周期，系统每隔一段时间供送一定的油量，间隔时间 和供油量可根据各润滑点的消耗量进行调节并可定量供给，但压缩空气的供 给却是连续的（某些系统如齿轮和轮缘油气喷射润滑系统，其压缩空气的供 给不是连续的，喷射时才供给），正是由于压缩空气的连续作用，间歇供给 的油才能在管道中形成连续的油膜，从而保证润滑点得到的润滑剂每时每刻 都是新鲜和连续的，同时也保证了单位时间内润滑点得到定量的润滑剂1 pq H七JY 目 口 J AO, |八 Ypq 丿J JAj卮、o /厂曰 ziv/TJ I I S ‘I十口 J Yl七J Y 目 丿J 丄, | ipq 润滑也好，稀油润滑也好，油雾润滑也好，或者采用油气润滑，目的是要使 润滑点始终处于最佳的润滑状态。
润滑点所需的润滑剂应该以缓慢的、连续 的和均匀的微量油流到达轴承，这一观点已被国际润滑界所认同举个例 子：轴承每小时需要1cc的润滑油，是每小时力口 1cc呢？还是把这1CC的油在1 小时内分几次加呢？正确的答案应该是后者如果能使润滑点在每个润滑周 期只得到0.1CC的油，那么1CC油在1小时内可以分10次供送，每6分钟供一 次，这样就能达到十分满意的效果，这是一种最正确的润滑方式2 •油气润滑系统的基本结构从上面的介绍中我们已经知道，油气润滑系统的作用是形成油气并对油 气进行输送及分配，对应的一套油气润滑系统由以下所列的所有或某几个部 分组成： 供油及油量分配部分――供气部分——油气混合部分 油气输送及分配部分电控装置――可能的话，油的回收及再利用图4是一套简单的油气润滑系统结构示意图，它的工作原理如下：根据预 先设定的工作周期，由监控装置发出信号，润滑泵1启动，将润滑油输送到递 进式分配器一油气混合块部分2同时，空气管道中的电磁换向阀打开并接通 压缩空气，压缩空气在油气混合块中和油进行混合后形成油气流并通过油气 管道输送到润滑点油气流还可以通过内嵌式或块式油气分配器进行再分配 以扩大油气的供送范围。
油气混合决图42・1供油及油量分配部分拿气2・1・1润滑油供给部分用泵进行供油，我公司有多个系列和多种规格的泵满足不同的供油量需 要，从结构类型上来看有气动泵（用压缩空气驱动）、齿轮泵（电动）等， 根据工况及需要配置；泵的排量也会有多种规格，从0.1ml/行程至1500ml/min 都有总的来说油气润滑系统中所用的供油泵都是定量泵，这与润滑点要求 定量润滑是一致的，同时泵的额定排量都比较小，因为油气润滑是一种微量 润滑，耗油量非常小，即便是如润滑点多达上千个的连铸机组，采用一台120ml/min的小流量齿轮泵也就能满足供油量要求相应地，油箱的容量也不 会很大，取决于工况，一般为5升~1000升在油气润滑系统中，泵一般是间歇工作的，或者说泵是按照设定的工作/ 暂停周期进行工作的，在泵排量额定的情况下其工作时间和暂停时间的长短 取决于润滑点所需的润滑油量举例来说，现有10个润滑点每小时需要油量 60毫升，采用一台排量为6ml/行程的气动泵供油，则泵在一个小时内须工作 10次即10个行程或者每360秒工作一次，则泵的工作/暂停周期就是：每工作 一个行程（6秒）后停顿354秒在供油量的选择上一般采用多次小量的原 则，即让泵工作的次数适当多一些而每次的供油量适当小一些。
同样是上面 这个例子，也可以采用2ml/行程的泵来供油并增加泵在单位时间内的供油次数 或者缩短泵的停顿时间这样做有利于油气管中油膜更好的连续性及更薄、 更精细的油膜层的形成，从而获得更满意的润滑效果虽然油气润滑系统是一种定量系统，然而泵的工作/暂停运行方式决定了 系统的供油量可以在一个相当大的范围内进行调节，即只要增加或缩短泵暂 停的时间，整个系统的供油量就可以相应减小或增大在应用于有大量润滑 点场合的卫星站结构的油气润滑系统时（请参见后文详述），供油所采用的 齿轮泵虽然也是间歇工作的但并没有一个固定的工作/暂停时间周期，而是依 据供油压力状况来工作2・1・2润滑油的计量与分配而油的计量和分配则主要是通过递进式分配器来进行的，进一步讲，它 可以将泵供送来的润滑剂通过多个出口分配成几个相互等量或彼此不等量的 支流，每一个支流的润滑剂可以对应供给一个或数个润滑点，分配往每一个 支流的润滑剂的剂量也就是和这个支流对应的（一个或数个）润滑点所需要 的润滑量递进式分配器主要有片式和块式两种类型，在油气润滑系统中多采用片 式分配器，即每一个递进式分配器都由一个起始片、一个终止片和至少三个 中间片组成（图5及图6），中间片的数目从理论上。