余向东 张 红

（1.四川长征机床集团有限公司 四川 自贡 643020；2.华西能源工业股份有限公司 四川 自贡 643001)

1 油气润滑的特点

(1)在机床中轴承与丝杠的高速化、重载荷都会引起润滑油温度的升高，轴承与丝杠润滑温升曲线如图1所示。当润滑量低于A点时，油膜不足以完全覆盖摩擦面，此时摩擦为混合摩擦，也就是存在钢与钢的直接接触，导致摩擦温度升高，且易出现机械部件的磨损。在图1中，A点是润滑最佳点，润滑量刚好避免混合摩擦的发生；油量增加搅油发热量增多，温度升高。B点以后是喷油润滑要求的润滑量，但轴承摩擦动力损失较大，为A点润滑量的4/3倍。

油气润滑靠的是持续通入空气驱动润滑油到达润滑点，由大量通入的空气带走轴承中的热量，达到降低温度的效果；研究表明，通入轴承的空气与润滑油一起形成的气液两相膜降，降低了润滑油的粘度，改善了轴承的发热情况。

在降低轴承温升时，油气润滑比脂润滑有显著的作用，经国外先进丝杠厂家的研究试验表明，在同样条件下，丝杠采用油气润滑比采用脂润滑后最高转速提高了15%～25%。

(2)定时对轴承补充最干净的润滑油，以改善润滑环境。油气润滑是定时将所需的最小量润滑油输送到润滑点，这样可以避免润滑油的劣化，能稳定地保持优质的油膜，对提高机床主轴轴承寿命起到很好的作用。

(3)油雾润滑和喷油润滑都是加入过多的润滑油进行润滑，都不能精确控制润滑量及润滑频率，这样既浪费了资源又增加了回收难度并会污染环境。油气润滑通过定量油气混合阀精确地控制出油量及出油频率，能精确可靠地对润滑点施加润滑，它的耗油量仅相当于油雾润滑的几分之一甚至更少。

(4)油雾润滑将油雾化成0.5～2μm微粒，这样的微粒难以回收，有30%～50%油雾无法回收，在PM2.5以下会被人吸入肺部，严重地威胁到工人的健康。而油气润滑是将润滑油用气吹向润滑点，此时油气的粒度在20～30μm以上，没有被雾化的可能。只要通过简单的回收管路就可以进行完全回收，实现对环境的保护。

油气润滑可选用更宽范围的润滑油，油气润滑油品可以选择油品的粘度值范围更加大，可以采用150号以上润滑油，这对于重载机床非常有利。

(5)对轴承可以形成气密封保护。油气润滑使用的5 bar空气在轴承内形成了对外的压差，避免了外界的异物侵入。

2 机床油气润滑系统设计技术

(1)介于轴承厂家使用环境与设计环境的差别，根据经验用轴承DmN值作为油气润滑的选择标准:

式(1)中，Dm为轴承中径，mm；N为轴承转速。

对于钢球滚珠轴承，建议 DmN值在 65～105万范围内选择油气润滑，而滚柱轴承这个值在50～90万。实际使用会根据承载、预紧、轴承组合对数及轴承冷却方式等做一定调整。比如，当能提供轴承外部冷却时，轴承油气润滑适应的DmN值可以达到120万以上。针对实际案例可通过试验验证以上数据，也可由轴承厂家提供支持完成润滑类型选择。

(2)轴承油气润滑量可以用如下公式进行计算:

式(2)中，Q为轴承所需润滑量，ml/H；D为轴承内径，mm；K为轴承系数。

深沟球轴承、角接触球轴承，K=1；圆柱滚子轴承、无预载圆锥滚子轴承，K=0.3；有预载圆锥滚子轴承，K=0.4。由式(2)计算出的值为参考值，实际使用值可通过试验获得。

使用时，每小时给油4～10次较为合理，既满足使用要求又避免了油泵的频繁启动。使用低粘度粘度润滑油、选择高DmN值工况可适当提高频率。

需要注意的是，每次注入油量与供油系统参数无关，只与每个出口计量件选择的大小有关，供油泵每工作一次，注入一次计量油量。为保证各个点泵入足够油量，一般选择将油泵开启时间保持20s。

(3)油气控制系统如图2所示。图2中，T为油气润滑间隔时间，K为系统运动前的准备时间。在系列开电后先供给空气T/2时间，将管路中的余油顺利注入轴承，进行一个预润滑；机床运行前K分钟对系统进行一次注油，保证管路中测量充足；机床运动开始不间断通入压缩空气，到机床停止 T/2时间为止；机床运行时开始为管路以T为频率注入油，每次注油油泵保持20s，保证各个注油点能充分注入润滑油；中途间断注油停止，待正常运行后继续按原有频率注油。

图2 油气润滑控制图

3 结语

随着高速加工的推广应用，高速机床将会不断增加。油气润滑作为一种高效清洁的润滑方式必将会更多的被选择。通过本文的讨论，将有助于对油气润滑技术的了解，更好地在机床设计中加以应用。