潤滑系統定量分配器倒置后給油量異常的原因探討

韓 峰，鄭 軍，余 豪

（1.三浪集團工業股份有限公司，浙江 寧波 315700；2.象山縣生產力促進中心，浙江 寧波 315700）

現代機械技術高速發展，人工加油及簡單的循環型潤滑已不能滿足各種機械設備的需求。特別是油劑不能回收的摩擦副，油劑過多會造成能源浪費、產生附加熱量和環境污染，油劑過少則造成干摩擦降低摩擦副的精度和壽命。于是人們迫切要求提高機械設備潤滑過程的機械化、自動化和智能化。定量分配器是自動集中潤滑系統中的重要組成部分，在機械制造設備領域越來越得到普及[1-2]。

1 定量分配器原理

目前有少數使用自動集中潤滑系統的廠家反映，潤滑系統分配器的給油量成倍增加。根據實地調查發現，反映問題的廠家都有一個共同特征：出油口朝下安裝。下面對分配器出油口倒置后的給油量與標定油量關系加以分析。

選比較有代表性的每循環排量為0.06 ml分配器作分析對象[3]。其結構如圖1所示，圖示位置為正確安裝位置。其工作原理是：當潤滑系統工作時，P1壓力上升，打開控制閥芯（皮碗）、皮碗的環狀通道，使壓力油經小孔d進入貯油室V；當貯油室壓力P2大于定量柱塞彈簧力時，定量柱塞下移，頂到行程限位。當系統壓力P1下降或為0時，貯油室V中壓力P2大于P1，在該壓力作用下控制閥芯下移，打開了出油口，定量柱塞在彈簧力作用下復位，同時將相等于柱塞復位體積定量油排向出油口，完成一個循環[4]。

但是，如果分配器出油口朝下，當壓力油從下部通過小孔d到達貯油室V時，眾所周知，油比空氣重，進入的油先經靠近出口下部而后達上部，那么在貯油室V中的空氣在油壓的作用下會被壓縮，變成一個小氣囊蓄能器。當進油管路卸荷，進口壓力為0時，排向出油口是空氣被壓縮的蓄能油和定量柱塞排出的定量油。但是貯油室V容積比較大，定量柱塞排出容積很小，加上空氣的懸浮作用，該室中的空氣是很難隨潤滑油的排出而排出。反過來如出油口朝上，空氣的懸浮作用只要分配器工作3～4次即可將貯油室中的空氣排除干凈[5]。

2 數據分析

假設：油在低壓（潤滑壓力2 MPa）是不可壓縮的；空氣在壓縮和膨脹時為等溫變化；油自重忽略不計。

根據理想氣體狀態方程[6]：PV=nRT，如上所述，T為假設恒值；n為氣體物質的量，為恒值；R為比例系數，亦為恒值。所以

式中，Vf為剛封入時的容積，L，用測重法測得分配Vf=0.0003 L；Pf為封入的氣體壓力，kg·f/cm2，該數值為一個工程大氣壓；Vp為壓入油壓后氣體的容積，L；Pp為壓入油壓后氣體的壓力，kg·f/cm2；Vd為油排出后氣體的容積，L；Pd為油排出后氣體的壓力，kg·f/cm2；Ff為控制閥芯密封彈簧力，kg·f，該系列分配器為 0.15 kg[7]；q 為定量柱塞一次循環排油量，L；△V=Vd－Vp為氣體在膨脹時對外供油量，L。

由式（1）得：

而若分配器出油口朝下，則對外實際供油量為

根據圖2數據得油液排出后貯油室V中氣體壓力為Pd，（當油液排出后，出油彈簧力Ff和氣體壓強產生的壓力組成了一組平衡力）

而 Pd=Ff/πr2=0.15/3.14×0.125×0.125=3.057 kg·f/cm2

由于潤滑系統工作壓力2 MPa，則Pp=20 kgf/cm2

由（2）式得：△V=VfPf/Pd-VfPf/Pp=0.0003×1/3.057-0.0003×1/20=0.0000813（L）=0.0831（ml）

而由（3）式得分配器出口倒置對外實際供油量：Vs=△V+q=0.0831+0.06=0.1431（ml），比原標定排量0.06 ml循環，增加了0.1431/0.06-1=1.386倍

潤滑系統的定量分配器的工作壓力Pp一般從2～4 MPa，在氣體容積V滿足氣體可壓縮的狀態下，Vs和Pp的關系如圖2所示。

3 結束語

定量分配器的出油口倒置安裝會增大其排油量，與原先設計的理論需油量有較大的增幅，造成不必要的浪費和產生附加熱量，影響設備的運行壽命和使用成本[8]。

[1]機械工程學會摩擦學學會《潤滑工程》編寫組編.潤滑工程[M].北京：機械工業出版社，1996.

[2]葛豐恒,等.機械設備潤滑手冊[K].北京：石油工業出版社，1984.

[3]《設備潤滑基礎》編寫組編.設備潤滑基礎[M].北京：冶金工業出版社，1992.

[4]成大先.機械設計手冊：潤滑與密封[K].北京：化學工業出版社，2010.

[5]汪德濤.潤滑技術手冊[K].北京：機械工業出版社，1998.

[6]徐灝.機械設計手冊（第2版）[K].北京：機械工業出版社，2000.

[7]張英會,等.彈簧手冊[K].北京：機械工業出版社，1997.

[8]陳德才.機械密封設計制造與使用[M].北京：機械工業出版社，1993.