制冷壓縮機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)

一、潤(rùn)滑的作用潤(rùn)滑是壓縮機(jī)中的重要問(wèn)題之一，它不僅影響到壓縮機(jī)的性能指標(biāo)，而且對(duì)壓縮機(jī)的壽命，可靠性，安全性也直接相關(guān)。潤(rùn)滑的作用如下:

1)使摩擦表面(即軸與軸承，活塞環(huán)與氣缸壁等運(yùn)動(dòng)部件接觸面)被油膜分隔，形成液體摩擦或半干摩擦，從而降低壓縮機(jī)的摩擦功，摩擦熱和零件的磨損，提高壓縮機(jī)的機(jī)械效率，增加壓縮機(jī)的可靠性和耐久性。

2)帶走摩擦熱，使摩擦表面溫度不致過(guò)高。

3)潤(rùn)滑油充滿活塞與氣缸的間隙和軸封的摩擦表面之間，增強(qiáng)了密封作用。

4)帶走磨屑，改善摩擦表面的工作情況。

5)壓縮機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)還向能量調(diào)節(jié)裝置供油。

  二、潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑系統(tǒng)制冷壓縮機(jī)的潤(rùn)滑方式可分為飛濺潤(rùn)滑和壓力潤(rùn)滑兩種類型。

    飛濺潤(rùn)滑是利用運(yùn)動(dòng)零件的機(jī)械作用，將潤(rùn)滑油送至需要的摩擦表面，半封閉壓縮機(jī)就有很多的采用飛濺潤(rùn)滑。一方面在連桿大頭下端裝設(shè)甩油勺，將曲軸箱中的油甩向氣缸鏡面，潤(rùn)滑活塞與氣缸壁之間的摩擦表面;另一方面，在電動(dòng)機(jī)一端的軸上裝有甩油盤(pán)，將油甩起并收集在電動(dòng)機(jī)側(cè)端蓋的集油小室上，通過(guò)曲軸中的油道，潤(rùn)滑主軸承和連桿軸承。在某些小型立式開(kāi)啟式壓縮機(jī)中，飛濺潤(rùn)滑僅依靠曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。飛濺潤(rùn)滑因潤(rùn)滑油循環(huán)量少，又難以控制，潤(rùn)滑效果較差。

    另外，因飛濺潤(rùn)滑的油壓低，無(wú)法裝設(shè)過(guò)濾器，所以潤(rùn)滑油容易污臟，加劇摩擦零件的磨損。但由于沒(méi)有油泵，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，故仍被小型開(kāi)啟式和半封閉式壓縮機(jī)廣泛采用。壓力潤(rùn)滑是利用油泵產(chǎn)生一定的油壓，通過(guò)輸油通道將潤(rùn)滑油送到各摩擦表面。由于油壓穩(wěn)定，不僅可對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行過(guò)濾，而且油量可保證摩擦表面更好地冷卻，可降低壓縮機(jī)的工作噪聲(因飛濺潤(rùn)滑系統(tǒng)中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在擊油時(shí)要產(chǎn)生噪聲)，提高機(jī)器的壽命和可靠性。故我國(guó)中小型制冷壓縮機(jī)系列中，廣泛采用壓力潤(rùn)滑方式。根據(jù)油泵作用力的方式，壓力潤(rùn)滑有離心油泵和齒輪油泵潤(rùn)滑兩種。

1)離心油泵(centrifugal oil pump)

    潤(rùn)滑系統(tǒng)離心油泵潤(rùn)滑系統(tǒng)廣泛采用于小型全封閉式制冷壓縮機(jī)中。由于全封閉式壓縮機(jī)中所采用的偏心軸普遍為垂直安裝，因而可利用軸的下端做成偏心油道來(lái)作為泵油機(jī)構(gòu)，這樣不僅可以不附加零件，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。油從底部經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入立軸中的偏心孔道，在離心力的作用下，沿徑向小孔和縱向孔道輸送至主軸承和連桿軸承處。主軸中鉆有兩個(gè)偏心孔道，一個(gè)通向主軸承，一個(gè)通向連桿軸承。在主軸頸上開(kāi)有交叉的油槽，一方面起布油作用，另一方面保證壓縮機(jī)在正，反向旋轉(zhuǎn)時(shí)都能正常供油。氣缸和連桿小頭處的潤(rùn)滑，依靠從軸承處噴出的油滴飛濺潤(rùn)滑。由于氟利昂在油中的溶解度隨壓力升高和溫度降低而增加，在每次啟動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，在油泵中形成氣泡，破壞潤(rùn)滑油的正常流動(dòng)。為此，往往在軸的下端裝一短管，并伸入潤(rùn)滑油中，在短管上安裝一放氣管，讓集中在旋轉(zhuǎn)中心線附近的蒸氣由放氣管排出。

2)齒輪油泵(gear oil pump)

潤(rùn)滑系統(tǒng)壓縮機(jī)的曲軸為水平安裝時(shí)，大多數(shù)采用齒輪油泵式壓力潤(rùn)滑系統(tǒng)，如圖2-43所示。曲軸箱中的潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)粗濾油器濾去雜質(zhì)，被齒輪油泵吸入，提高壓力后經(jīng)精過(guò)濾器，然后分成三路:一路進(jìn)入曲軸后端，潤(rùn)滑主軸頸及相鄰的一個(gè)曲柄銷，并通過(guò)連桿桿身中的油孔輸送到連桿小頭，潤(rùn)滑小頭軸承;一路進(jìn)入軸封室，潤(rùn)滑和冷卻軸封摩擦面，然后從主軸頸上的油孔流入曲軸內(nèi)的流道，潤(rùn)滑另一端主軸承和相鄰的一個(gè)曲柄銷，再由連桿桿身中的油孔輸向連桿小頭;最后一路經(jīng)油壓分配閥進(jìn)入輸氣量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)。氣缸壁的潤(rùn)滑仍然依靠飛濺作用。各路潤(rùn)滑油最后流回曲軸箱，供循環(huán)使用。此外，有的曲軸箱內(nèi)還裝有潤(rùn)滑油冷卻器，保證潤(rùn)滑油的溫度在規(guī)定的正常溫度范圍之內(nèi)。在壓力潤(rùn)滑系統(tǒng)中，油泵出口壓力和曲軸箱內(nèi)壓力(吸氣壓力)的差值，應(yīng)不低于0。1MPa，油壓大小可通過(guò)油壓調(diào)節(jié)閥，用改變泄油量的方法加以調(diào)節(jié)。如果壓縮機(jī)本身帶有油壓傳動(dòng)的頂開(kāi)吸氣閥片的輸氣量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)時(shí)，油泵出口壓力應(yīng)調(diào)節(jié)到比曲軸箱內(nèi)壓力高0。15～0。3MPa。

三、潤(rùn)滑設(shè)備壓力潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要設(shè)備有油泵(oil pump)，濾油器(oil filter)，油冷卻器(oil cooler)，油壓調(diào)節(jié)閥(oil pressure regulate valve)油壓繼電器(oil pressure relay)及油壓表(oil pressure，meter)等。下面對(duì)油泵，濾油器，油冷卻器的結(jié)構(gòu)作簡(jiǎn)單介紹。

1)齒輪油泵目前制冷壓縮機(jī)中所采用的齒輪油泵有三種型式。外嚙合齒輪油泵:它是老式產(chǎn)品中廣泛使用的一種。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。它由兩個(gè)直徑相同的齒輪相互嚙合，齒輪和殼體之間具有很小的徑向間隙和端面間隙，齒間和殼體之間形成許多小的空間，當(dāng)曲軸帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，充滿這些空間的潤(rùn)滑油隨之移動(dòng)，因此潤(rùn)滑油就不斷地從吸入口排向排出口。中間相互嚙合的齒面實(shí)際上成了吸入口和排出口之間的密封面。當(dāng)兩齒接近完全嚙合時(shí)，殘存于齒隙中的油通過(guò)減壓端面槽泄出

這種齒輪油泵的結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單，但只能單方向轉(zhuǎn)動(dòng)供油，否則將失去泵油能力，因此需要特別注意壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向。顯然，這種外齒輪嚙合油泵，對(duì)于采用三相電動(dòng)機(jī)的封閉式壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)是不適用的。月牙形齒輪油泵它是由外齒輪1，內(nèi)齒輪3，月牙體2及泵殼4等零件組成。內(nèi)，外齒輪偏心嚙合，它們和月牙體，泵殼，泵蓋間的徑向間隙和端面間隙都很小，在它們之間形成了許多貯油空間。當(dāng)曲軸通過(guò)連接塊帶動(dòng)內(nèi)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)齒輪便帶動(dòng)外齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，貯油空間也隨之旋轉(zhuǎn)。貯油空間在兩齒嚙合處最小，當(dāng)轉(zhuǎn)向吸油口時(shí)，容積逐漸擴(kuò)大，潤(rùn)滑油不斷被吸入，當(dāng)轉(zhuǎn)至排油口時(shí)，容積又逐漸縮小，潤(rùn)滑油便不斷地被擠往排油口排出。兩齒輪嚙合處及月牙體形成了吸，排油口之間的密封面。在月牙體的背面有一個(gè)定位銷，它卡在泵蓋的半圓槽內(nèi)，曲軸反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，月牙體處于內(nèi)齒輪中心的右方，外齒輪中心處于月牙體的左方。

當(dāng)曲軸順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，月牙體也跟著旋轉(zhuǎn)180度，使它處于內(nèi)齒輪中心的左方，外齒輪中心則處于月牙體的右方。因而使吸油口一邊的貯油空間始終是由小變大，而排油口一邊則始終是由大變小，供油關(guān)系并未因旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變而有所變化。因此這種油泵特別適合于封閉式壓縮機(jī)。這種油泵外形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，但加工困難，精度要求高。若精度達(dá)不到要求時(shí)，將使磨損加劇或發(fā)生偏磨現(xiàn)象。內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子油泵內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子油泵又稱轉(zhuǎn)子泵。它也是由兩個(gè)偏心安裝的內(nèi)，外轉(zhuǎn)子及泵體，偏心套等組成。內(nèi)轉(zhuǎn)子是一個(gè)四個(gè)齒的外齒輪，外轉(zhuǎn)子是一個(gè)五個(gè)齒的內(nèi)齒輪。運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的齒相互嚙合，向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)速不相等。油從吸油孔吸入，由排油孔排出。曲軸順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，齒的嚙合點(diǎn)在上方。如果曲軸逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，偏心套也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)半圈，使齒的嚙合點(diǎn)移到下方，不改變吸，排油孔位置，油泵仍能正常供油，其原理基本上與月牙形齒輪油泵相同。轉(zhuǎn)子泵同樣具有結(jié)構(gòu)緊湊，可正反旋轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。由于外，內(nèi)轉(zhuǎn)子可用鐵-石墨粉末模壓燒結(jié)成型，因而加工簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，精度高，壽命長(zhǎng)，被廣泛采用。

2)油過(guò)濾器制冷壓縮機(jī)中潤(rùn)滑油過(guò)濾器有粗過(guò)濾器和精過(guò)濾器兩種。它的作用是濾去潤(rùn)滑油中的金屬屑，型砂，機(jī)械雜質(zhì)等，防止它們進(jìn)入摩擦表面，造成磨損加劇。粗過(guò)濾器往往做成網(wǎng)式，裝在曲軸箱油池內(nèi)，金屬網(wǎng)孔約20孔/cm2，網(wǎng)兩端封閉，防止較大雜質(zhì)進(jìn)入油泵。有些網(wǎng)式過(guò)濾器中，還裝有環(huán)狀或棒狀磁性元件，用來(lái)吸引潤(rùn)滑油中的鐵屑。精過(guò)濾器大多采用金屬片縫隙式。它由主片1和中間片5交替疊裝在芯軸2上，四周用螺栓壓緊。主片1之間的間隙為0.05-0.1mm(即為中間片5的厚度)，潤(rùn)滑油從外部通過(guò)片間間隙進(jìn)入濾芯內(nèi)部，然后經(jīng)下部出油口送至各輸油管道。潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)被縫隙所阻擋。當(dāng)使用一段時(shí)間后，為防止雜質(zhì)嚴(yán)重阻塞濾芯，轉(zhuǎn)動(dòng)濾芯上的的手柄，刮片3就會(huì)將積存于縫隙中的污物刮除，使過(guò)濾器經(jīng)常保持良好的過(guò)濾效果。如果轉(zhuǎn)動(dòng)手柄有困難時(shí)，說(shuō)明污物阻塞嚴(yán)重，必須拆下清洗。精過(guò)濾器也可使用羊毛氈作為過(guò)濾材料，過(guò)濾效果更好，但阻力很大，且易阻塞。

3)油冷卻器曲軸箱(或機(jī)殼)內(nèi)的油溫不宜過(guò)高，否則會(huì)因油過(guò)稀而破壞正常的潤(rùn)滑。對(duì)于小型活塞式單級(jí)制冷壓縮機(jī)，按GBl0872-89規(guī)定，當(dāng)環(huán)境溫度高達(dá)43℃，冷卻水溫度33℃時(shí)，曲軸箱中潤(rùn)滑油的溫度應(yīng)不高于80℃;對(duì)于中型活塞式單級(jí)制冷壓縮機(jī)，按GBl0875-89規(guī)定，在上述同樣溫度條件下，曲軸箱中潤(rùn)滑油的溫度應(yīng)不高于70℃。對(duì)于小型壓縮機(jī)，潤(rùn)滑油的冷卻靠曲軸箱箱壁的自然散熱;對(duì)于功率較大的壓縮機(jī)，常常需對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。例如在812。5A100(8ASl2。5)型壓縮機(jī)中的曲軸箱內(nèi)就裝有油冷卻器，它由帶肋片的鋼管彎制而成，管內(nèi)通冷卻水，把潤(rùn)滑油的熱量帶走。

四、潤(rùn)滑油的性能及冷凍油規(guī)格

1)潤(rùn)滑油的性能，潤(rùn)滑油的規(guī)格品種很多，為了保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，必須對(duì)潤(rùn)滑油的性質(zhì)有一概括了解，并能正確加以選擇。因?yàn)閷?duì)于不同工質(zhì)，不同工況則選用不同潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油的性質(zhì)可由很多指標(biāo)來(lái)決定，下面簡(jiǎn)要介紹其主要質(zhì)量指標(biāo)。粘度:粘度是潤(rùn)滑油的較主要特性，它不僅決定油的潤(rùn)滑性能，而且還直接影響到壓縮機(jī)的性能，摩擦零件的冷卻和密封機(jī)構(gòu)的密封性能。潤(rùn)滑油的粘度隨溫度而變，溫度愈高，粘度愈小。冷凍機(jī)油的粘度值是指在40℃時(shí)的數(shù)值。壓縮機(jī)中潤(rùn)滑油的粘度過(guò)大或過(guò)小都是不利的。粘度過(guò)大會(huì)增加摩擦功率和摩擦熱，而粘度過(guò)小又難以建立起所需油膜，使?jié)櫥阅軔夯?。使用不同制冷劑的壓縮機(jī)，對(duì)潤(rùn)滑油的粘度要求是不相同的。例如氨和潤(rùn)滑油不溶解，故應(yīng)選用粘度較低的潤(rùn)滑油;R12和潤(rùn)滑油互溶，使?jié)櫥偷恼扯茸兊?，故?yīng)選用粘度較高的潤(rùn)滑油。粘度的大小通常以運(yùn)動(dòng)粘度來(lái)表示，法定單位是m2/s，常用單位還有斯(St)和厘斯(cSt)(1St=10-4m2/s=cm2/s，lcSt=10-6m2/s=mm2/s)。酸值:潤(rùn)滑油中如含有酸類物質(zhì)，與金屬接觸會(huì)引起腐蝕。油中含有游離酸的數(shù)量常用酸值來(lái)表示中和1g潤(rùn)滑油中的游離酸所需KOH的毫克數(shù)稱為酸值。濁點(diǎn):濁點(diǎn)是指隨溫度的降低，潤(rùn)滑油中開(kāi)始析出石蠟時(shí)的溫度。制冷壓縮機(jī)中使用的潤(rùn)滑油應(yīng)該在工作范圍內(nèi)不會(huì)有石蠟析出，即潤(rùn)滑油的濁點(diǎn)應(yīng)低于蒸發(fā)溫度，否則石蠟析出將會(huì)堵塞節(jié)流機(jī)構(gòu)和影響傳熱效果。潤(rùn)滑油中溶有氟利昂后的濁點(diǎn)，與純冷凍油的濁點(diǎn)不同，因此在我國(guó)石油工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)SY2666中規(guī)定，測(cè)定冷凍機(jī)油的濁點(diǎn)，應(yīng)在冷凍油中加入一定數(shù)量的氟氯烷后進(jìn)行。凝點(diǎn):潤(rùn)滑油在冷卻時(shí)逐漸變粘，流動(dòng)性下降。GB510規(guī)定，當(dāng)潤(rùn)滑油完全失去流動(dòng)性時(shí)的溫度稱為凝點(diǎn)。

冷凍機(jī)油的凝點(diǎn)一般應(yīng)低于-40℃。潤(rùn)滑油中溶有氟利昂后，其凝點(diǎn)會(huì)有所降低。閃點(diǎn):潤(rùn)滑油加熱到所產(chǎn)生的油蒸氣接觸明火時(shí)，能發(fā)生閃火的溫度叫閃點(diǎn)。冷凍油的閃點(diǎn)必須比排氣溫度高15~30℃以上，以免引起潤(rùn)滑油的燃燒和結(jié)焦。通常要求潤(rùn)滑油的閃點(diǎn)不低于150℃?；瘜W(xué)穩(wěn)定性，氧化安定性:潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中，要求能保持其化學(xué)性質(zhì)和組成穩(wěn)定不變。事實(shí)上，在使用過(guò)程中，高溫下與金屬，制冷劑，水分等接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生分解，氧化和聚合等反應(yīng)。氧化后生成的有機(jī)酸物質(zhì)，增加了對(duì)鋼鐵和絕緣材料的腐蝕，造成電動(dòng)機(jī)絕緣不良，甚至引起燒壞事故。聚合反應(yīng)的結(jié)果生成膠質(zhì)瀝青等聚合物，使油的粘度增加，潤(rùn)滑性能降低。這些物質(zhì)附著在壓縮機(jī)的閥片上，會(huì)使閥片關(guān)閉不嚴(yán)，影響氣閥的正常工作，也會(huì)阻塞過(guò)濾器，輸油管道和節(jié)流閥通道等。

因此要求冷凍機(jī)油應(yīng)具有良好的氧化安定性和化學(xué)穩(wěn)定性。氧化安定性和化學(xué)穩(wěn)定性，一般用油氧化后生成沉淀物的多少和氧化后的酸值來(lái)表示。含水量，機(jī)械雜質(zhì)和溶膠:潤(rùn)滑油中應(yīng)不含有水分。水分的存在會(huì)加劇對(duì)金屬和電絕緣材料的腐蝕，導(dǎo)致冰堵(對(duì)氟利昂壓縮機(jī)而言)和;鍍銅;現(xiàn)象，破壞了壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。冷凍機(jī)油在生產(chǎn)過(guò)程中是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格脫水處理的，因此它具有很強(qiáng)的吸濕性，在貯藏，運(yùn)輸和加油過(guò)程中，應(yīng)盡量避免和空氣接觸。用汽油或苯將潤(rùn)滑油溶解稀釋后，用過(guò)濾紙將其過(guò)濾，在濾紙上所殘存的物質(zhì)稱為機(jī)械雜質(zhì)。雜質(zhì)的存在將使磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞油路，因此要求冷凍油中不含機(jī)械雜質(zhì)。將潤(rùn)滑油加熱至550℃，使其揮發(fā)和燃燒，殘留下來(lái)的固體殘?jiān)Q為溶膠。冷凍油中也不應(yīng)含有溶膠。擊穿電壓:擊穿電壓是表示冷凍油電絕緣性能的指標(biāo)。純潤(rùn)滑油的電絕緣性能是很好的，但當(dāng)油中含有水分，纖維，灰塵等微小雜質(zhì)時(shí)，電絕緣性能就會(huì)降低。在封閉式壓縮機(jī)中，由于冷凍油與電動(dòng)機(jī)繞組和接線柱接觸，因而要求具有較高的擊穿電壓，一般應(yīng)在25kV以上。

2)冷凍油的規(guī)格對(duì)于礦物油或合成烴型冷凍油，按40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度分為N15，N22，N32，N46，N68五個(gè)粘度等級(jí)，它們都適用于氨制冷機(jī)，其中N15，N32，N46，N68適用于氟利昂制冷機(jī)。http://sh-bise.com