潤滑油在機械運行中的重要作用

郭孔哲

摘 要：汽輪機是一種設計精確的機械設計，并且選用優良的材料來構成，它的工況良好與否及使用壽命長短的主要因素之一是適合的潤滑，潤滑油在輪機的工作中起著重要的作用。該文主要通過輪機的工作原理以及機械規范的要求，來解決潤滑在實際的機械運行中所遇到的困難。

關鍵詞：輪機 潤滑油 摩擦力 黏度

中圖分類號：TK407.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（b）-0079-02

該文主要通過輪機的工作原理以及機械規范的要求，來解決潤滑在實際機械運行中所遇到的困難。潤滑油在機械運行中的作用主要有以下3點。

（1）減少在各種接觸表面，如軸承、減速齒輪及輪軸節等的摩擦損失而增加效率。

（2）協助移除在上述各種表面因摩擦而產生的熱量。

（3）在大型機械中潤滑油的作用，如一種具有壓力的流體，使調速器及停止閥等工作。

當一個物體在另外一個物體上滑動的時候，即對運動發生一種阻力，這種阻力叫摩擦力。若表面粗糙則阻力也大，即或表面會精細加工或磨光，這種阻力也不可能完全消減，因為在顯微鏡下去看，它的表面仍有一些粗糙。在這固體粗糙表面之間，若用流體如潤滑油的膜把它們分開，則可使摩擦大為減少。具有油膜在中間的表面移動所需克服的阻力。油所形成的膜，趨向于使金屬表面的濕潤并黏著在表面。油很容易變形且阻力極小，因此軸承或其他運動表面常用油膜將它們分開，因此使得運動部分的磨耗減低，并使消耗于摩擦的工作減少，結果得到一個高效率的軸承。實際上軸承和油膜的間隙大小，約每25 cm軸頭直徑為0.025～0.050 cm。當軸靜止時，軸頭與軸承的金屬面互相接觸。一啟動時油即供給入內，軸頭在與轉動相反的方向有向軸承臂上方移動的趨勢，當速率漸漸增加，軸頭落回原處，最后到全速率時，軸頭所攜帶的油膜充滿全部摩擦表面。

油膜形成的油楔，具有足夠的壓力使軸頭浮起，輸機軸頭的速率很高（常為3 600 r/min或以上）。而每單位軸承的壓力低，軸承壓力是由每個軸承的總負荷，除以投影的軸承面積而得。機軸的直徑大，能輸出動力，在小的間隙中保持軸的偏轉很小是必須的。在高速率及低負荷壓力的情況下，油楔的形成很容易，如僅對軸承的本身來講，軸承的潤滑問題并不太困難。

機械運動本身所產生的任何端向推力，如果不用平衡活塞，則用推力軸承來承受，由于墊子的傾斜或固定部分的斜面形成有效的油楔，這油楔可以支持重的負荷，這些軸承即用于推力大的地方。其他輕負荷所用的推力軸承式樣，有簡單的推環及銅珠推力軸承。

在正常的軸承設計中，軸承內刻有油槽，使潤滑油沿軸頭長度分配，這些油槽延伸到距軸承端部約13 cm處，油槽刻成圓的邊與轉動的方向同向，不致使油刮出。最重要的一點是油槽絕不能在油楔的高壓面積內，而在低壓面積內與軸相平行。油供給到軸承中是在不受壓力的一點，通常是由油槽來分配。一種大型機械用的標準式樣的軸承分上下兩半部，兩半部裝配好的軸承及軸承截面圓也在圓上示出。油由下方向上流到低壓面積內的分配油槽中，再經過排泄口離開軸承及軸承架。

軸承由于摩擦而生熱，另外轉動部高溫部分的熱經過軸而流動，也增加了軸承的溫度。要使大型高速的軸承在運動中不致過熱，必須用冷的及多量的油。油量的增多，可以限制油溫的升高，在大型機械中所給潤滑油的溫度為43 ℃～49 ℃，若有足量的油在循環，則油溫的升高為11 ℃～17 ℃。這升高溫度的熱用油冷卻器來移除，也同時經由軸承架輻射散失一部分，但在大的軸承中，這種輻射散失的熱量與全部產生的熱量來比較，是極其微小而可略去不計。

機械運行如經過減速齒輪裝置以帶動發電機，則齒輪與機械的潤滑油系統通常是一整體，在這種情形下，油尚負有潤滑齒輪的責任。大型機械的速率、回壓力及抽氣閥的調節機構，常用流體來操作，即利用油的壓力作用到一活塞上，活塞經過活塞桿，來開啟或者關閉蒸汽進氣閥等，這種方法的應用，乃因蒸汽閥笨重，調速器不能夠直接在所需要的時候發生大而足夠的力量并使氣閥工作。用油來工作時，調速器控制一個閥門，這個閥門再調整往工作活塞（或動力活塞）中去的油的流量，油即由機械和潤滑系統中所供給，所以潤滑系統中需要一個往調速器的供給油管及回油管路。

在有些機械運行中，潤滑油用在緊急超速跳動機構中，以關閉主蒸汽管路閥，油也用作一種流體，以作用往大型機械的蒸汽管路上的主停止閥或者節氣閥，冷卻的發電機中，潤滑油中也作密封用。

潤滑油是礦物油，并不與動物油或植物油混合，這種油可由石油中提煉出來，有些機械潤滑油用普通的蒸餾方法，并加酸處理，以除去其中不需要的化合物，然后經過濾清，并使與水分分離，潤滑油品質的好壞，視石油的品質及精煉的方法與經驗而定，現在用其他的溶劑代替加酸處理的方法也通用，溶劑的使用視石油的特性根據技術上來決定，有時尚需用一種以上的溶劑。機械潤滑油通常尚加有防止劑及外加劑，改進黏度指數及其他有利之點等。這種外加劑當機械在運轉時方與潤滑劑混合。在這些小型帶動機械設備的運行中，常用黃油作潤滑劑。

潤滑劑的用途如此之廣，故有各種的試驗規格和標準，以確定它的各種性質，有些試驗及分析是對新的油而言，有些是對用過的油而言，還有許多項目對新的和用過的油都適用。潤滑油在使用時，由于物理及化學性質的改變，有變成廢物的可能，因之選擇潤滑油時的主要問題，即希望使用油時有利于環保。

潤滑油在使用后，混雜有水、溶解的不潔物及沉積物，即油渣等。油渣的形成，乃因為油在長時間的使用中由于氧化、外界物質及乳化等的結果。油渣可以是一種比較干的沉積物，如氧化的碳氫化合物，或者是一種黏狀的物質，包括氧化的碳氫化合物、雜質、乳化物及一些好的油。油質量變差的產物，可以用不同的方法除去，視這些產物是溶解物還是不溶解的游離渣而定。

潤滑油的保養方法有很多種，視機械的式樣及工作情況而定。不論在什么時候應選用優良的品質，具有抗氧化作用，且能保證不易生銹的油是最需要的一種。同時潤滑油也必須很容易與水分離。減乳化度的標準試驗對機械在使用時的情形并不太可靠，這是因為油的氧化特性在工作時防止了油與水的分離。除了這些性質以外，潤滑油的選擇要以黏度為基礎，不同式樣的機械需要某種不同黏度的油。

詳細檢查潤滑系統的工作情況及潤滑油的適當處理是延長油的工作壽命與保持良好潤滑的有效方法。普通機械的使用與維護就顯得非常重要。啟動一部新的機械潤滑系統應注意，在機械開始連續工作以前，先需確定潤滑系統是否絕對清潔，啟動按照要求的規定進行。檢查并用壓縮空氣清潔所有的油管及水管，檢查油管及水管的接頭是否松脫，并使用全壓力進行水試驗。

參考文獻

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