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常见问题

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PLC基础知识简介

在自动化控制领域,PLC是一种重要的控制设备。目前,世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品,应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC,本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介,以期对各位网友有所帮助。 
    一、PLC的发展历程  
在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC)。  
个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC),现在,仍常常将PLC简称PC。  
PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。  
上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。  
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。    
二、PLC的构成    
从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。   
  三、CPU的构成    
CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。    
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。    
在使用者看来,不必要详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。  
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。            
   四、I/O模块    
PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。    
开关量是指只有开和关(或1和0)两种状态的信号,模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下:  
   开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。 
    模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。 
除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。    
按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。    
五、电源模块    
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:交流电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VAC)。    
六、底板或机架    
大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。  
   七、PLC系统的其它设备   
1、编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。    
2、人机界面:最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。    
3、输入输出设备:用于永久性地存储用户数据,如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器,输入模拟量的电位器,打印机等。     
八、PLC的通信联网 
   依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。  
PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。  
PLC的通信,还未实现互操作性,IEC规定了多种现场总线标准,PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲,选择网络非常重要的。首先,网络必须是开放的,以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展;其次,针对不同网络层次的传输性能要求,选择网络的形式,这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行;再次,综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题,确定不同层次所使用的网络标准。

润滑脂概述

概述
1.1 润滑脂的定义
润滑脂(Grease)是将稠化剂分散于基础油(液体润滑剂)中所组成的一种稳定的固体或半固体产品。这种产品可以加入旨在改善某种特性的添加剂和/或填料。
1.2 润滑脂的组成
1.2.1稠化剂(Thicker)
在基础油(液体润滑剂)中分散并形成骨架,使液体润滑剂被吸附和固定在骨架之中,从而形成具有塑性的半固体润滑脂。
稠化剂应具有的性质:
分散性、表面亲油性、稳定性、防腐性
1.2.2 基础油(或液体润滑剂) Base oil
润滑脂是具有结构骨架的两相分散体系,基础油是这种分散体系的分散相。
基础油是润滑脂的主体,占润滑脂重量的70%~98%。
1.2.3 添加剂
润滑脂添加剂是添加到润滑脂中,以改进其使用性能的物质。它可以改进润滑脂本身固有的性质,也可以赋予原来不具有的性质。
1.3 润滑脂的结构
润滑脂的结构是润滑脂的稠化剂、基础油和添加剂组分颗粒的物理排列。这种排列的特性决定着润滑脂的外观和物理性质。

滑油的作用

(1)润滑作用
发动机在运转时,如果一些摩擦部位得不到适当的润滑,就会产生干摩擦。实践证明,干摩擦在短时间内产生的热量足以使金属熔化,造成机件的损坏甚至卡死(许多漏水或漏油的汽车出现拉缸、抱轴等故障,主要原因就在于此)。因此必须对发动机中的摩擦部位给予良好的润滑。 当润滑油流到摩擦部位后,就会粘附在摩擦表面上形成一层油膜,减少摩擦机件之间的阻力,而油膜的强度和韧性是发挥其润滑作用的关键。
(2)冷却作用
燃料在发动机内燃烧后产生的热量,只有一小部分用于动力输出以及摩擦阻力消耗和辅助机构的驱动上;其余大部分热量除随废气排到大气中外,还会被发动机中的冷却介质带走一部分。发动机中多余的热必须排出机体,否则发动机会由于温度过高而烧坏。这一方面靠发动机冷却系来完成,另一方面靠润滑油从气缸、活塞、曲轴等表面吸收热量后带到油底壳中散发。
(3)洗涤作用
发动机工作中,会产生许多污物。如吸入空气中带来的砂土、灰尘,混合气燃烧后形成的积炭,润滑油氧化后生成的胶状物,机件间摩擦产生金属屑等等。这些污物会附着在机件的摩擦表面上,如不清洗下来,就会加大机件的磨损。另外,大量的胶质会使活塞环粘结卡滞,导致发动机不能正常运转。因此,必须及时将这些污物清理,这个清洗过程是靠润滑油在机体内循环流动来完成的。
(4)密封作用
发动机的气缸与活塞、活塞环与环槽以及气门与气门座间均存在一定间隙,这样能保证各运动副之间不会卡滞。但这些间隙可造成气缸密封不好,燃烧室漏气结果是降低气缸压力及发动机输出功率。润滑油在这些间隙中形成的油膜,保证了气缸的密封性,保持气缸压力及发动机输出功率,并能阻止废气向下窜入曲轴箱。
(5)防锈作用
发动机在运转或存放时,大气、润滑油、燃油中的水分以及燃烧产生的酸性气体,会对机件造成腐蚀和锈蚀,从而加大摩擦面的损坏。润滑油在机件表面形成的油膜,可以避免机件与水及酸性气体直接接触,防止产生腐蚀、锈蚀。
(6)消除冲击
载荷在压缩行程结束时,混合气开始燃烧,气缸压力急剧上升。这时,轴承间隙中的润滑油将缓和活塞、活塞销、连杆、曲轴等机件所受到的冲击载荷,使发动机平稳工作,并防止金属直接接触,减少磨损。

润滑油在使用过程中注意点

润滑油在使用过程中应注意以下几点:
1、要选用合格的润滑油。必须按说明书中的要求加注润滑油,尤其对进口、二冲程、增压发动机更应注意。
2、要经常检查油底壳油面高度,并保持油面高度不过高也不过低。新修的发动机应加入略多的机油。经运转后,停车检查油面高度,多则放,少则添。
3、冬季发动机起动前,应用手摇柄转动数圈,然后再起动发动机,以便各部都得到充分润滑,避免烧瓦拉缸等发动机故障。
4、在运转中,应注意油压和油温,发现不良现象时应及时停车检查,并排除故障。
5、注意观察并记载机油消耗量,当出现不正常情况应即时查找出原因,并排除故障。
6、定期清洗润滑系部件(粗滤器、细滤器、机油散热器、油底壳等),保证润滑系经常清洁畅通。
7、发现润滑油变质变色、油底壳沉积过多或油中混入水、燃油时,应及时更换,并应执行冬夏交替的季节性换油。

润滑油的比重、重量和容积的换算润滑油的比重、重量和容积的换算

根据组成润滑油馏分轻重不同,润滑油比重在0.6-0.9(×1000千克/立方米)之间,比重是物理中密度的俗称。密度=质量/体积,质量=密度×体积,质量的常用单位是千克或克,人们通常误称为重量单位。物理上的重量(重力)= 质量(千克)×9.8,单位是牛吨,用N表示。

轧钢工艺润滑

在轧钢(主要是冷轧)过程中,为了减小轧辊与轧材之间的磨擦力,降低轧制力和功率消耗,使轧材易于延伸,控制轧制温度,提高轧制产品质量,必须在轧辊和轧材接触面间加入润滑冷却液,这一过程就称为轧钢工艺润滑。
冷轧通常是用热粗轧、精轧后得到厚度为2~4mm、经过酸洗和退火处理的钢卷作坯料,用多辊轧机(可逆或连续轧制)轧成厚度在0.8mm至0.01mm的薄板。由于冷金属具有很大的变形抗力,现化冷轧机的轧制力已达到数千吨,而轧制速度则接近2500m/min。显然,金属在这样高速的变形过程中,一方面由于金属内部分子间的磨擦必然产生大量的热能;另一方面,轧材的减薄(延伸)又不可避免地使轧辊与轧材表面发生相对运动。
冷轧工艺润滑剂的基本要求是:
1.适当的油性,即在极大的轧制压力下,仍能形成边界油膜,以降低磨擦阻力和金属变形抗力;减少轧辊的磨损,延长轧辊使用寿命;增加压下量,减少轧制道次,节约能量消耗。但是不定期要考虑到轧辊与钢材之间必须要有一定磨擦力,才能使钢材咬入轧辊,磨擦系数过低,将会打滑。所以润滑性能必须适当
2.良好的冷却能力,即能最大限度地吸收轧制过程中产生的热量,达到恒温轧制,以保持轧辊具有稳定的辊形,使带钢厚度保持均匀;
3.和带钢表面有良好的冲洗清洁作用。以去除外界混入的杂质、污物,提高钢材的表面质量;
4.良好的理化稳定性。在轧制过程中,不与金属起化学反应,不影响金属的物理性能;
5.退火性能好。现代冷轧带钢生产,为了简化工艺,提高劳动生产率,降低成本,在需要进行中间退火时,采用了不经脱脂清洗而直接退火的生产工艺。这就要求润滑剂不因其残留在钢材表面而发生退火腐蚀现象(即在钢材表面产生斑点);
6.过滤性能好。为了提高钢材表面质量,某些轧机采用高精度的过滤装置(如硅藻土)来最大限度地去除油中的杂质。此时,要避免油中的添加剂被吸附掉或被过滤掉,以保持油品质量;
7.搞氧化安定性好,使用寿命长;
8.防锈性好。对工序间的短期存放,能起到良好的防锈作用;
9.不应含有损害人体健康的物质和带刺激性的气味;
10.油源广泛,易于获得,成本低。
热轧工艺润滑
提高热轧带钢机组的产量,降低消耗,提高生产率,这是轧钢工艺中一件极为重要的事。各国实践已经证明,使用热轧油能显著减少轧辊的磨损,降低电耗、改善钢板表面质量,提高生产率。
使用热轧就可以获得以下好处(已为实践证明):
1.改善了轧辊的表面状况。
2.降低了轧辊的单位消耗。
3.降低了电能的消耗。
4.提高了带钢的表面质量。
5.降低轧制压力,容易实现轧制薄规格带钢。
6.促进热轧理论的研究。

油气润滑

油气润滑是最近几年才发展起来的一种润滑装置,它与油雾润滑相似,但又不同于油雾润滑。油气润滑与油雾润滑相似,都是以压缩空气为动力将稀油输送到轴承,而不同的是油气润滑并不将油撞击为细雾,而是利用压缩空气流动把油沿管路输送到轴承,因此不再需要凝缩。凡是能流动的液体都可以输送,不受黏度的限制。空气输送的压力较高,3×105Pa左右。轴承箱内的气压也较高,0.3×105Pa左右。正常运行时,轴承箱内保持一定的润滑油液位,所以给油量可根据实际消耗量而定,因此润滑油是间隙补给,而空气才是连续供给。由于润滑点较多,要把油气混合体均匀地分别输送到各个轴承,这在几年前还是一个难题。现在发明了一种特波油路分配器,解决了这个难题,因而使得油气润滑得以发展和应用,并且获得令人满意的效果。
油气润滑的优点如下:
1.有利于环境保护。因为没有油雾,周围环境不受污染。
2.精密计量。油和空气两个成分都可分别准确计量,按照不同的需要输送到每一个润滑点,这是一个非常经济的系统。
3.与油的黏度无关。凡是能流动的油都可以输送。它不存在高黏度雾化困难的问题,因为它不需要雾化。
4.可以监控。系统的工作状况很容易实现电子监控。
5.特别适用于滚动轴承,尤其是重负荷的轧机辊颈轴承,气冷效果好,可降低轴承的运行温度,从而延长轴承的使用寿命。
6.耗油量微小。仅为耗脂量的1/10~1/20。

干油喷射润滑系统

润滑对机械设备的正常运转起着重要的作用。
(1)降低磨擦系数
在两个相对磨擦的表面之间加入润滑剂,形成一个润滑油膜的减磨层,就可以降低磨擦系数,养活磨擦阻力,减少功率消耗。例如在良好的液体磨擦条件下,其磨擦系数可以低到0.001甚至更低。此时的磨擦阻力主要是液体润滑膜内部分子间相互滑移的低剪切阻力。
(2)减少磨损
润滑剂在磨擦表面之间,可以养活由于硬粒磨损、表面锈蚀、金属表面间的咬焊与撕裂等造成的磨损。因此,在磨擦表面间供应足够的润滑剂,就能形成良好的润滑条件,避免油膜有破坏,保持零件配合精度,从而大大养活磨损。
(3)降低温度
润滑剂能够降低磨擦系数,养活磨擦热的产生。我们知道运转的机械,克服磨擦所做的功,全部转变成热量,一部分由机体向外扩散,一部分则不断使机械温度升高。采用液体润滑剂的集中循环润滑系统就可以带走磨擦产生的热量,起到降温准却,使机械控制在所要求的温度范围内运转。
(4)防止腐蚀、保护金属表面
机械表面,不可避免地要和周围介质接触(如空气、水湿、水汽、腐蚀性气体及液体等)使机械的金属表面生锈、腐蚀而损坏。尤其是冶金工厂的高温车间和化工厂腐蚀磨损显得更为严重。
(5)清洁冲洗作用
磨擦副在运动时产生的磨损微粒或外来介质等,都会加速磨擦表面和磨损。利用液体润滑剂的流动性,可以把磨擦表面间的磨粒带走,从而减少磨粒磨损。在压力循环系统中,冲洗作用更为显著。在冷轧、热轧以及切削、磨削、拉拔等加工工艺中采用工艺润滑剂,除有降温冷却作用外,还有良好的冲洗作用,防止表面补固体杂质划伤,使加工成品(钢材)表面具有较好的质量和表面粗糙度。例如在内燃机汽缸中所用的润滑油里加入悬浮分散添加剂,使油中生成的凝胶和积炭从汽缸壁上洗涤下来,并使其分散成小颗粒状悬浮在油中,随同循环油过滤器滤除,以保持油的清洁,减少汽缸的磨损,延长换油周期。
(6)密封作用
蒸汽机、压缩机、内燃机等的汽缸与活塞,润滑油不仅能起到润滑减磨作用,而且还有增强密封的效果,使其在运转中不漏气,提高工作效率的作用。??? 润滑脂对于形成密封有特殊作用,可以防止水湿或其他灰尘、杂质浸入磨擦副。例如采用涂上润滑脂的油浸盘根,对水泵轴头的密封既有良好的润滑作用,又可以防止泄漏和灰尘杂质浸入泵体而起到良好的密封作用。
此外,润滑油还有减少振动和噪声的效能。

润滑的作用

润滑对机械设备的正常运转起着重要的作用。
(1)降低磨擦系数
在两个相对磨擦的表面之间加入润滑剂,形成一个润滑油膜的减磨层,就可以降低磨擦系数,养活磨擦阻力,减少功率消耗。例如在良好的液体磨擦条件下,其磨擦系数可以低到0.001甚至更低。此时的磨擦阻力主要是液体润滑膜内部分子间相互滑移的低剪切阻力。
(2)减少磨损
润滑剂在磨擦表面之间,可以养活由于硬粒磨损、表面锈蚀、金属表面间的咬焊与撕裂等造成的磨损。因此,在磨擦表面间供应足够的润滑剂,就能形成良好的润滑条件,避免油膜有破坏,保持零件配合精度,从而大大养活磨损。
(3)降低温度
润滑剂能够降低磨擦系数,养活磨擦热的产生。我们知道运转的机械,克服磨擦所做的功,全部转变成热量,一部分由机体向外扩散,一部分则不断使机械温度升高。采用液体润滑剂的集中循环润滑系统就可以带走磨擦产生的热量,起到降温准却,使机械控制在所要求的温度范围内运转。
(4)防止腐蚀、保护金属表面
机械表面,不可避免地要和周围介质接触(如空气、水湿、水汽、腐蚀性气体及液体等)使机械的金属表面生锈、腐蚀而损坏。尤其是冶金工厂的高温车间和化工厂腐蚀磨损显得更为严重。
(5)清洁冲洗作用
磨擦副在运动时产生的磨损微粒或外来介质等,都会加速磨擦表面和磨损。利用液体润滑剂的流动性,可以把磨擦表面间的磨粒带走,从而减少磨粒磨损。在压力循环系统中,冲洗作用更为显著。在冷轧、热轧以及切削、磨削、拉拔等加工工艺中采用工艺润滑剂,除有降温冷却作用外,还有良好的冲洗作用,防止表面补固体杂质划伤,使加工成品(钢材)表面具有较好的质量和表面粗糙度。例如在内燃机汽缸中所用的润滑油里加入悬浮分散添加剂,使油中生成的凝胶和积炭从汽缸壁上洗涤下来,并使其分散成小颗粒状悬浮在油中,随同循环油过滤器滤除,以保持油的清洁,减少汽缸的磨损,延长换油周期。
(6)密封作用
蒸汽机、压缩机、内燃机等的汽缸与活塞,润滑油不仅能起到润滑减磨作用,而且还有增强密封的效果,使其在运转中不漏气,提高工作效率的作用。??? 润滑脂对于形成密封有特殊作用,可以防止水湿或其他灰尘、杂质浸入磨擦副。例如采用涂上润滑脂的油浸盘根,对水泵轴头的密封既有良好的润滑作用,又可以防止泄漏和灰尘杂质浸入泵体而起到良好的密封作用。
此外,润滑油还有减少振动和噪声的效能。

润滑的分类

根据润滑剂的物质形态分类
(1)气体润滑
采用空气、蒸汽或氦气等某些惰性气体作为润滑剂,可使磨擦表面被高压气体分隔开。如航海用的惯性陀螺仪;重型机械中垂直透平机的推力轴承;大型天文望远镜的转动支承;高速磨头的轴承等都可用气体润滑。气体润滑的最大优点是磨擦系数极小,几乎接近于零。气体的黏度不受温度的影响,所以气体润滑的轴承,阻力小、精度高。
(2)液体润滑
轧钢机的减速机、齿轮座、精密油膜轴承等,均采用不同黏度和性能的液体润滑油润滑。液体润滑剂包括矿物润滑油、合成润滑油、乳化油。水也可以作为初轧机胶木轴瓦的润滑剂和冷却剂。
(3)半固体润滑
润滑脂是一种介乎流体和固体之间的一种塑性状态或膏脂状态的半固体物质。它包括各种矿物润滑脂、合成润滑脂、动植物脂等。广泛用于各种类型的滚动轴承和垂直安装的平面导轨上。
(4)利用具有特殊润滑性能的固体润滑剂,如石墨、二硫化钼、二硫化钨等,代替润滑油、脂隔离磨擦接触表面,形成良好的固体润滑膜,以达到养活磨擦、降低磨损的良好润滑作用。
2.根据润滑膜在磨擦表面间的分布状态分类
(1)全膜润滑
磨擦面之间有润滑剂,并能生成一层完整的润滑膜,把磨擦表面完全隔开。磨擦副运动时,磨擦是在润滑膜的内部分子之间的内磨擦,而不是磨擦面的直接接触的外磨擦,这种状态称为全膜润滑。这是一种理想的润滑状态。
(2)非全膜润滑
磨擦表面由于粗糙不平或因载荷过大、速度变化等因素的影响,使润滑膜遭到破坏,一部分为干磨擦,这种状态称为非全膜润滑。一般由于运动速度变化(启动、制动、反转),受载性质变化(突加、冲击、局部集中、变载荷等)以及润滑不良时,设备经常出现这种状态,其磨损也比较快。我们应当力求减少和避免这种状态

润滑的原理

磨擦副在全膜润滑状态下运行,这是一种理想的状况。但是,如何创造条件,采取措施来形成和满足全膜润滑状态则是比较复杂的工作。人们长期生产实践中不断对润滑原理进行了探索和研究,有的比较成熟,有的还正在研究。现就常见到的动压润滑、静压润滑、动静压润滑、边界润滑、极压润滑、固体润滑、自润滑等的润滑原理,作一简单介绍。
1、动压润滑
通过轴承副轴颈的旋转将润滑油带入磨擦表面,由于润滑油的黏性和油在轴承副中的楔形间隙形成的流体动力作用而产生油压,即形成承载油膜,称为流体动压润滑。流体动压润滑理论的假设条件是润滑剂等黏性,即润滑油的黏度在一定的温度下,不随压力的变化而改变;其次是假定了生相对磨擦运动的表面是刚性的,即在受载及油膜压力作用下,不考虑其弹性变形。在上述假定条件下,对一般非重载(接触压力在15MPa)的滑动轴承,这种假设条件接近实际情况。但是,在滚动轴承和齿轮表面接触压力增大至400~1500MPa时,上述假定条件就与实际情况不同。这时磨擦表面的变形可达油膜厚度的数倍,而且润滑的金属磨擦表面的弹性变形和润滑油黏度随压力改变这两个因素,来研究和计算油膜形成的规律及厚度、油膜截面形状和油膜内的压力分布更为切合实际这种润滑就称为弹性流体动压润滑。
2、静压润滑
通过一套高压的液压供油系统,将具有一定压力的润滑油以过节流阻尼器,强行供到运动副磨擦表面的间隙中(如在静压滑动轴承的间隙中、平面静压滑动导轨的间隙中、静压丝杆的间隙中等)。磨擦表面在尚未开始运动之前,就被高压油分隔开,强制形成油膜,从而保证了运动副能在承受一定工作载荷条件下,完全处于液体润滑状态,这种润滑称为液体静压润滑。
3、动、静压润滑
随着科学技术的发展,近年来在工业生产中出现了新型的动、静压润滑的轴承。液体动、静压联合轴承充分发挥了液体动压轴承和液体静压轴承二者的优点,克服了液体动压轴承和液体静压轴承二者的不足。主要工作原理:当轴承副在启动或制动过程中,采用静压液体润滑的办法,将高压润滑油压入轴承承载区,把轴劲浮起,保证了液体润滑条件,从而避免了在启动或制动过程中因速度变化不能形成动压油膜而使金属磨擦表面(轴颈表面与轴瓦表面)直接接触产生的磨擦与磨损。当轴承副进入全速稳定运转时,可将静压供油系统停止,和用动压润滑供油形成动压油膜,仍能保持住轴颈在轴承中的液体润滑条件。??? 这样的方法,从理论上来讲,在轴承副启动、运转、制动、正反转的整个过程中,完全避免了半液体润滑和边界润滑,成为液体润滑。因此,磨擦系数很低,只要克服润滑油黏性所具有的液体内部分子间的磨擦阻力就行。此外,磨擦表面完全被静压油膜和动压油膜分隔开,所以,若情况正常,则几乎没有磨损产生,从而大大地延长了轴承的工作寿命,节约了动能消耗。
4、边界润滑(即边界磨擦)
边界润滑是从磨擦面间的润滑剂分子与分子间的内磨擦(即液体润滑)过渡到磨擦表面直接接触之前的临界状态。这时磨擦界面上存在着一层吸附的薄膜,厚度通常为0.1μm左右,具有一定的润滑性能。我们称这层薄膜为边界膜。边界膜的润滑性能主要取决于磨擦表面的性质;取决于润滑剂中的油性添加剂、极压添加剂对金属磨擦表面形成的边界膜的结构形成,而与润滑油口的黏度关系不大。
5、极压润滑
极压润滑是属于边界润滑的一种特殊情况,也就是磨擦副处在重载(或高接触应力)、高速、高温条件下,润滑油中的极压添加剂与金属磨擦表面起反应生成一层化学反应膜,将两磨擦表面分隔开,并起到降低磨擦系数、减缓磨损(或改变金属表面直接接触的严重磨损),达到润滑的作用,就称为极压润滑。
6、固体润滑
在磨擦面之间放入固体粉状物质的润滑剂,同样也能起到良好的润滑效果。在两磨擦面之间有固体润滑剂,它的剪切阻力很小,稍有外力,分子间就会产生滑移。这样就把两磨面之间的外磨擦转变为固体润滑剂分子间的内磨擦。固体润滑有两个必要条件,首先是固体润滑剂分子间应具有低的剪切强度,很容易产生滑移;其次是固体润滑剂要能与磨擦面有较强的亲和力,在磨擦过程中,总是使磨擦面上始终保持着一层固体润滑剂,而且这一层固体润滑剂不腐蚀磨擦表面。一般在金属表面上是机械附着,但也有形成化学结合的。具有上述性质的固体物质很多,例如石墨、二硫化钼,滑石粉等。对于非层状结构固体润滑剂或软金属来说,主要是以其剪切力低,起到润滑作用,然后使它附着在磨擦表面形成润滑膜。对于已经形成的固体润滑膜的润滑机理,可以按边界润滑机理近似的解释其润滑作用。
7、自润滑
以上所讲的几种润滑,在磨擦运动过程中,都需要向磨擦表面间加入润滑剂。而自润滑则是将具有润滑性能的固体润滑剂粉末与其他固体材料相混合并经压制、烧结成材,或是在多孔性材料中浸入固体润滑剂;或是用固体润滑剂直接压制成材,作为磨擦表面。这样在整个磨擦过程中,不需要加入润滑剂,仍能具有良好的润滑作用。自润滑的机理包括固体润滑、边界润滑,或两者皆有的情况。例如聚四氟乙烯制品作成的压缩机活塞环、轴瓦、轴套等都属自润滑,因此在这类零件的过程中,它不需再加任何润滑剂也能保持良好的润滑作用。

稀油集中润滑

集中润滑系统具有明显的优点,因为压力供油有足够的供量,因此可保证数量众多、分布较广的润滑点及时得到润滑,同时将磨擦副产生的磨擦热带走;磨擦表面的金属磨粒等机械杂质,随着油的流动和循环将杂质带走并冲洗干净,达到润滑良好、减轻磨擦、降低磨损和减少易损件的消耗、减少功率消耗、延长设备使用寿命的目的。但是集中润滑系统的维护管理比较复杂,调整也比较有困难。每一环节出现问题都可能造成整个润滑系统的失灵,甚至停产。所以还要在今后的生产实践中不断加以改进。在整个润滑系统中,安装了各种润滑设备及装置,各种控制装置和仪表,以调节和控制润滑系统中的流量、压力、温度、杂质滤清等,使设备润滑更为合理。为了使整个系统的工作安全可靠,应有以下的自动控制和信号装置。
1.主机启动控制
在主机启动前必须先开动润滑油泵,向主机供油。当油压正常后才能启动主机。如果润滑油泵开动后,油压波动很大或油压上不去,则说明润滑系统不正常。这时,即使按下了操作电钮主机也不能转动,这是必要的安全保护措施。控制联锁的方法很多,一般常采用在压油管路上安装油压继电器,控制主机操作的电气回路。
2.自动启动油泵
在润滑系统中,如果系统油压下降到低于工作压力(0.05MPa),这时备用油泵启动,并在启动的同时发出示警信号,红灯亮、电笛鸣,这时值班人员根据示警信号立即进行检查并采取措施消除故障。待系统油压正常后,备用泵即停止工作。
3.强迫停止主机运行
当备用油泵启动后,如果系统油压仍继续下降(低于工作压力)(0.08~? 1.25MPa)则油泵自动停止运行并发出信号;强迫主机也停止运行,同时发出事故警报信号,红灯亮、电笛鸣。
4.高压信号
当系统的工作压力超过正常的工作压力0.05MPa时,就要发出高压信号,绿灯亮、电笛鸣。值班人员应立即检查并消除故障。 启动备用油泵、强迫主机停转等,常是采用电接触压力计及压力继电器来进行控制的。
5.油箱的油位控制
油箱的油位控制常采用带舌簧管浮子式液位控制器。当油箱油位面不断地下降,降到最低允许油位时,液位控制器触点闭合,发出低液位示警信号,红灯亮、电笛鸣,同时强迫油泵和主机停止运行。当油箱油位面不断升高(可能是水或其他介质进入油箱内),达到最高油液位面时,则发出高液位示警信号,红灯亮、电笛鸣,应立即检查,采限措施,消除故障。
6.油箱加热控制
在寒冷地区或冬季作业时,应加热油箱中的润滑油,润滑油温度一般维持在40°C左右,以保持油的流动性,否则整个系统的控制因温度低、油的黏度增加而发生困难。加热的方法有两种,一种是用蒸汽加热,比较缓和;另一种是用电热元件加热。后一种加热方式比较剧烈,有时会使油质发生热裂化反应,降低黏度并生成胶质沉淀。这两种方法都装有自动调节温度的装置,当油温升到规定温度时,即自动断电或断汽。
7.系统自动测温装置
系统中有关部位的温度在运行中都要进行定时测量,以便掌握运行情况。如油箱、排油管、进、出冷却器的油温和水温,都要随时测量。为此,采用了温度自动测量装置。常用的测量装置是热敏元件和电桥温度计,只需扭动操作盘上的转换开关,就可测出各部位的温度。
8.过滤器自动启动
当油流进出过滤器的压差大于0.05~0.06MPa时,过滤器被阻塞。应自动启动过滤器,以清除圆盘式过滤器内滤筒周围的杂质。通常用电接触差式压力计来控制,当压差减小(或恢复到允许压差范围)后,就切断电源自动停止滤筒清刮.
稀油集中润滑中还包括以下两种润滑系统:
1.回转活塞泵供油的集中循环润滑系统
2.齿轮油泵供油的循环润滑系统

干油(润滑脂)润滑系统

油雾润滑装置以压缩空气作为动力,使油液雾化,即产生一种像烟雾一样的、粒度在2μm以下的干燥油雾,然后经管道输送到润滑部位。在油雾进入润滑点之前,还需通过一种称为“凝缩嘴”的元件,使油雾变成大的、湿润的油粒子,再投向磨擦表面进行润滑。压缩空气及部分微小的油雾粒子,经过密封缝隙或专设的排气孔排到大气。
油雾润滑适用于封闭的齿轮、蜗轮、链条、滑板、导轨以及各种轴承的润滑。目前,在冶金企业中,油雾润滑装置用于大型、高速、重载的滚动轴承较为普遍(如偏八辊冷轧机的支撑辊轴承)。
油雾润滑与其他润滑方式比较,具有许多独特的优点:
1.油雾能随压缩空气弥散到所有需要润滑的磨擦部位。可以获得良好而均匀的润滑效果;
a、压缩空气比热小、流速高,很容易带走磨擦所产生的热量。
b、大幅度降低了润滑油的耗量。
c、较稀油循环润滑系统结构简单;轻巧,占地面积小,动力消耗低,维护管理方便,易于实现自动控制,成本低;
d、由于油雾具有一定的压力,因此可以起良好的密封作用,避免了外界的杂质、水分等侵入磨擦副。
2、但油雾润滑也存在一些缺点,选用时应注意以下几点:
a、在排出的压缩空气中,含有少量的浮悬油粒,污染环境,对操作人员健康不利。所以需增设抽风排雾装置;
b、不宜用在电机轴承上。因为油雾侵入电机绕组将会降低绝缘性能,缩短电机使用寿命;
c、油雾的输送距离不宜太长,一般在30m以内较为可靠,最长不得超过80m;
d、必须具备一套压缩空气系统。
由于油雾润滑的上述缺点,在一定程度上限制了它的使用范围。但它的独特优点,则是其他润滑方式所无法比拟的。所以在冶金设备上,将获得越来越广泛的应用。

油雾润滑系统

油雾润滑装置以压缩空气作为动力,使油液雾化,即产生一种像烟雾一样的、粒度在2μm以下的干燥油雾,然后经管道输送到润滑部位。在油雾进入润滑点之前,还需通过一种称为“凝缩嘴”的元件,使油雾变成大的、湿润的油粒子,再投向磨擦表面进行润滑。压缩空气及部分微小的油雾粒子,经过密封缝隙或专设的排气孔排到大气。
油雾润滑适用于封闭的齿轮、蜗轮、链条、滑板、导轨以及各种轴承的润滑。目前,在冶金企业中,油雾润滑装置用于大型、高速、重载的滚动轴承较为普遍(如偏八辊冷轧机的支撑辊轴承)。
油雾润滑与其他润滑方式比较,具有许多独特的优点:
1.油雾能随压缩空气弥散到所有需要润滑的磨擦部位。可以获得良好而均匀的润滑效果;
a、压缩空气比热小、流速高,很容易带走磨擦所产生的热量。
b、大幅度降低了润滑油的耗量。
c、较稀油循环润滑系统结构简单;轻巧,占地面积小,动力消耗低,维护管理方便,易于实现自动控制,成本低;
d、由于油雾具有一定的压力,因此可以起良好的密封作用,避免了外界的杂质、水分等侵入磨擦副。
2、但油雾润滑也存在一些缺点,选用时应注意以下几点:
a、在排出的压缩空气中,含有少量的浮悬油粒,污染环境,对操作人员健康不利。所以需增设抽风排雾装置;
b、不宜用在电机轴承上。因为油雾侵入电机绕组将会降低绝缘性能,缩短电机使用寿命;
c、油雾的输送距离不宜太长,一般在30m以内较为可靠,最长不得超过80m;
d、必须具备一套压缩空气系统。
由于油雾润滑的上述缺点,在一定程度上限制了它的使用范围。但它的独特优点,则是其他润滑方式所无法比拟的。所以在冶金设备上,将获得越来越广泛的应用。
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发布时间:2018-02-08 00:00:00
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