含水条件下油膜轴承油润滑成膜性能研究.pdf
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1、ANALYSIS&EVALUATION分析与评定Vo1.38,No.4Aug.2023LUBRICATINGOIL第38 卷第4期2023年8 月润滑油DOI:10.19532/21-1265/tq.2023.04.007文章编号:10 0 2-3119(2 0 2 3)0 4-0 0 45-0 6含水条件下油膜轴承油润滑成膜性能研究李小刚,梁云龙,汪霞,丁芳玲,苏辉,张遂心1(1.中国石油昆仑润滑检测评定中心,甘肃兰州7 30 0 30;2.中国石油上海润滑油公司产品设计中心,上海2 0 18 2 1)摘要:采用油膜轴承试验台研究建立了评价油膜轴承油的试验方法,并应用该方法研究了油膜轴承油中
2、加人不同比例工业水后的润滑成膜性能。试验结果表明:油膜轴承油中含一定比例的工业水后其油膜厚度出现先增后降的趋势,极压抗磨性能有下降的趋势。最终通过自主研究建立的试验方法成功筛选出含水后润滑成膜性能较好的油膜轴承油。关键词:油膜轴承油;含水;评价;润滑;成膜中图分类号:TE626.3文献标识码:AStudy on Lubricating and Film-forming Properties of Oil-film Bearing Oil inWater-containing ConditionsLI Xiao-gang,LIANG Yun-long,WANG Xia,DING Fang-lin
3、g,SU Hui,ZHANG Sui-xin(1.PetroChina Kunlun Lubricants Testing and Assessment Center,Lanzhou,Gansu 730030,China;2.PetroChina Shanghai Lubricating Oil Product Design Branch,Shanghai 201821,China)Abstract:A test method for evaluating oil-film bearing oil was established by using the oil-film bearing oi
4、l test bench andthe lubricating and film-forming properties of the oil-film bearing oil with different proportion of industrial water was stud-ied with this method.The results show that the oil film thickness increases first and then decreases and the anti-wear andextreme pressure property decreases
5、 when there is a certain proportion of industrial water in the oil-film bearing oil.Final-ly,the oil-film bearing oil with good lubricating and film-forming properties in water-containing conditions was success-fully screened out by the test method established by independent studies.Key words:oil-fi
6、lm bearing oil;water-containing;evaluation;lubrication;film-forming0引言随着冶金工业的发展,轧机油膜轴承对油膜轴承油的要求越来越高。在线材生产过程中,高速线材精轧机部分油膜轴承工况恶劣,具有高温、高速及易污染特点,对润滑油的性能要求更为苛刻 1-2 。据不完全统计 3-4,我国目前有2 0 余家钢铁公司的200余架轧机装备了各类油膜轴承,标志着油膜轴承在轧机上已得到广泛应用。而在实际使用过程中油膜轴承油也出现了一些问题,如轧钢的速度、轴承进水的多少及水质(氯含量对轴承的腐蚀)、过滤性、分水性好坏等对轴承润滑产生很大影响 5-7
7、 1。O因此,研究在含水条件下油膜轴承油的润滑性能,将对油膜轴承油的研发及使用提供一定的技术支持。为实现对油膜轴承油性能分析测试,选用精轧机油膜轴承为研究对象,通过模拟其实际工况研制并建立轧机油膜轴承试验台,该试验台的建立,在一定程度上弥补了国内该领域的空白。本文以轧机油膜轴承试验台为平台,选用三种参比油A、B、C进行油膜轴承油及其含不同比例水后的润滑成膜性能进行研究。1油膜轴承试验系统1.1油膜轴承工作原理油膜轴承是一种以润滑油为润滑介质的径向滑动轴承,油膜轴承在工作条件下处于全流体润滑状态,是利用流体的动压润滑原理,即靠轴与轴承元件的相对运动,借助于润滑油的黏性在轴承副中的楔型间隙形成的流
8、体动压作用,而形成承载油膜的轴承。承载油膜又称为压力油膜,它能平衡负载、隔离轴颈与轴套,将金属间的固体摩擦转化为液体内部的分子摩擦,将摩擦磨损降至最低限度,因而能在最大范围内满足承载压力、抗冲击力、变换速度、轧制精度、结构尺寸与使用寿命。油膜轴承是高速线材轧机的关键部件,其性能好坏,直接关系到高速线材轧机的正常生产 8-12 。油膜轴承工作示意如图1所示。ANALYSIS&EVALUATION分析与评定462023年第38 卷滑油润最大油膜简隙一发散楔一9W收敛楔一最小油膜简隙油膜压力分布图1油膜轴承工作示意1.2油膜厚度测试原理油膜轴承试验系统对于最小油膜厚度的测量,国内主要采用电阻法、放电
9、电压法、位移法、光干涉法等。考虑到电涡流传感器其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点,在对油膜厚度测量方面,借鉴轴心轨迹的测量方法来确定最小油膜厚度的大小。本试验台共采用2 支电涡流传感器,两支电涡流传感器成90 度夹角安装在油膜轴承的固定基座上,每只传感器与垂直轴线夹角等于45,探头表面与试验主轴表面垂直,如图2 所示;通过数据采集系统计算得到最小油膜厚度hmin的数值,测量精度可达0.0 1m。Yhmin1B1一一文11图2油膜厚度测量1.3油膜轴承试验台结构及试验控制参数轧机油膜轴承试验台主要包括:机械与驱动系统、
10、润滑系统、加载系统及监测与控制系统组成,如图3所示;油膜轴承试验台试验控制参数如表1所示。电涡支承加载流传油膜主轴电机试验主轴油缸感器轴承柔性支承油膜试验油膜试验机联轴器轴承轴承基座图3油膜轴承试验台表1油膜轴承试验台试验控制参数设备参数参数值载荷/kN150 2%FS最大转速/rmin-160002%FS油温/40 5油泵流量/Lmin-120 0.5油泵额定压力/MPa1.6 0.12模拟试验方法研究2.1参比油选取3种参比油分别为参比油A、B、C,其中参比油A为国外进口品牌油膜轴承油,参比油B为国内某钢厂在用油,参比油C为研制油。表2 为3种参比油理化参数。表2参比油理化参数项目参比油A
11、参比油B参比油C试验方法运动黏度/mm.s-1GB/T 2654090.0193.2394.9610010.5010.6410.72黏度指数989695GB/T 1995空气释放值/min1611.913.4SH/T0308ANALYSIS&EVALUATION分析与评定47李小刚等.含水条件下油膜轴承油润滑成膜性能研究第4期表2(续)项目参比油A参比油B参比油C试验方法最大无卡咬负荷(PB)/N1304.31235.61235.6GB/T 3142烧结负荷(PD)/N1961.31569.11569.1GB/T3142综合磨损指数(ZMZ)503.2490.3490.3CB/T3142磨斑直
12、径/mmSH/T0189196N0.430.290.3392N0.490.370.392.2钢厂高速线材精轧机组典型工况简介一般钢厂高速线材精轧机组由8 10 台油膜轴承轧机组成,其油膜轴承轧机的转速依次增大,末尾最后1台油膜轴承轧机达到最大速度。表3是典型摩根5代轧机轧制6.5线材的计算参数。表3钢厂高速线材精轧机组典型工况精轧机号轧辊转速/rmin1轧制压力/kN1113814321392108317371434219010452675132639951027504615386195101981551591010354106从表3典型工况的参数来看,文章采用的油膜轴承试验台的控制参数可以满
13、足8 精轧机的要求。2.3模拟试验条件根据油膜轴承试验台控制参数以及钢厂高速线材精轧机实际工况,文章模拟钢厂4和6 精轧机的工况进行模拟试验研究,模拟试验条件如表4所示。表4模拟试验条件转速/rmin-1压力/kN温度/时间/s2000110383504000130383502.4试验结果与分析2.4.1参比油试验结果在确定的模拟实验条件下对参比油A和参比油B进行试验,试验结果如图4所示。2221.8一参比油A一参比油Bu/21.621.421.22120.820.620.420.220050100150200250300350时间/s(a)2000 r/min试验结果2221.8一参比油A一
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