抱罐車干油集中潤滑系統(tǒng)設(shè)計

李利民， 張吉勝， 成富根

(中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 200941)

抱罐車的各銷軸運動副中絕大部分采用潤滑脂潤滑，潤滑脂俗稱干油，不僅有潤滑作用，還可以防止水、灰塵、雜質(zhì)等對潤滑部位的浸蝕，起到密封的作用．隨著國內(nèi)抱罐車市場的逐漸成熟，智能化程度提高，干油集中潤滑系統(tǒng)以其注油精準(zhǔn)、方便、強(qiáng)制潤滑等從而節(jié)省潤滑脂、增加設(shè)備可用時間，節(jié)省人力和減輕勞動力、延長車輛使用時間，降低維修保養(yǎng)成本等優(yōu)點，在抱罐車、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等工程機(jī)械中得到了廣泛應(yīng)用．

1 集中潤滑基本知識

潤滑指在機(jī)械設(shè)備摩擦副的相對運動的兩個接觸面之間加入潤滑劑，從而使兩摩擦面之間形成潤滑油膜．將直接接觸的表面分割開來，變干摩擦為潤滑劑分子之間的摩擦．集中潤滑指的是使用成套供油裝置同時或按需對設(shè)備潤滑點供油．集中潤滑的使用可以起到降低摩擦阻力、減少表面磨損、降溫冷卻、防止腐蝕、減震和密封作用．

要使摩擦副的磨損小，必須在摩擦副表面保持適當(dāng)?shù)那鍧嵉臐櫥湍ぃ淳S持摩擦表面之間恒流量供油以形成油膜．然而，對于抱罐車上的銷軸運動副間的潤滑，由于運動副是間歇轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)速較低，需油量不大．所以選用經(jīng)濟(jì)的周期供油系統(tǒng)來實現(xiàn)抱罐車干油的集中潤滑．

2 集中潤滑系統(tǒng)的構(gòu)成和分類

2.1 集中潤滑系統(tǒng)的構(gòu)成

干油集中潤滑系統(tǒng)一般含有儲油罐、潤滑泵、分配元件、附件等，自動干油集中潤滑系統(tǒng)還包括安全閥、控制系統(tǒng)．系統(tǒng)通過潤滑泵輸出高壓潤滑脂給各分配器，分配器則根據(jù)各個潤滑部位的需要對潤滑脂進(jìn)行合理分配，通過輸油管線向各潤滑點注油，控制系統(tǒng)中的控制器可以按預(yù)定的時間周期自動啟動或停止?jié)櫥玫膭幼鳎踩y限定系統(tǒng)最高壓力，保護(hù)各元件．

2.2 集中潤滑系統(tǒng)的分類

干油集中潤滑系統(tǒng)按潤滑劑的消耗方式來說均為開式干油集中潤滑系統(tǒng)．系統(tǒng)將定量的潤滑脂輸送到潤滑點后不回收，由于干油潤滑點數(shù)量居多和不集中，很難將各個潤滑點的油脂集中在一起，然后收回儲油罐．

干油集中潤滑系統(tǒng)按分配元件的不同可以分為單線阻尼系統(tǒng)、單線遞進(jìn)系統(tǒng)、雙線系統(tǒng)和多線系統(tǒng)．[1-3]

2.2.1單線阻尼系統(tǒng)單線阻尼系統(tǒng)由集成潤滑泵、管路附件等組成．潤滑脂在潤滑泵的推動下通過單線主管路被送至潤滑點，各潤滑點并聯(lián)相通(圖1)．此系統(tǒng)最為簡單，當(dāng)一處潤滑點堵塞，不影響其它點的潤滑，但弊端最多，哪個潤滑點的阻尼小，潤滑脂就更多地送往那些點，各點的出油量不可控，容易造成過渡潤滑和潤滑不夠．此系統(tǒng)工作壓力較低，一般小于4 MPa，在抱罐車等工程機(jī)械上很少用到．

1- 集成潤滑泵; 2-主管線; 3-潤滑點圖 1 單線阻尼系統(tǒng)

2.2.2單線遞進(jìn)系統(tǒng)單線遞進(jìn)系統(tǒng)是由集成潤滑泵、遞進(jìn)式油量分配器和管路附件組成(圖2)．潤滑脂在潤滑泵的推動下，通過主管路到達(dá)遞進(jìn)式分配器，遞進(jìn)式分配器中一系列活塞按一定的順序作差動往復(fù)運動，將壓力油強(qiáng)制、定量、順序地輸送給各個潤滑點，通過計算潤滑的摩擦副間的需油量，分別選擇不同規(guī)格排量的分配器向潤滑點供油．此系統(tǒng)壓力可至30MPa，油量分配器最多可接三級．

1-集成潤滑泵; 2-主管線; 3-遞進(jìn)式油量分配器 4-分管線; 5-潤滑點圖 2 單線遞進(jìn)系統(tǒng)

分配器由若干片組組成，片組中的一片設(shè)有循環(huán)指示桿，分配器每一次工作循環(huán)，循環(huán)指示桿動作一次，當(dāng)指示桿動作伸出，接觸限位開關(guān)或接近開關(guān)，輸出訊號指令發(fā)訊，以監(jiān)測潤滑系統(tǒng)運作情況．

片式遞進(jìn)分配器的工作循環(huán)為：壓力油由進(jìn)油口進(jìn)入各柱塞腔，按順序推動各柱塞工作．各柱塞依次動作，相應(yīng)的油口就依次出油．

單線遞進(jìn)系統(tǒng)由于能強(qiáng)制、定量、自動的給潤滑點供油，在工程機(jī)械中有用到，但是用量很少，它有以下缺點：系統(tǒng)壓力較大，容易使?jié)櫥x析．整個系統(tǒng)中任何一處堵塞，將會造成所有出油口不出油，所以對潤滑脂、周圍環(huán)境、出油口情況要求嚴(yán)格．

2.2.3雙線容積系統(tǒng)雙線容積系統(tǒng)是由集成潤滑泵、雙線分配器和管路附件組成(圖3)．潤滑脂在潤滑泵的推動下，經(jīng)過換向閥切換，交替向雙線分配器供油，通過管路中油壓的變化推動分配器中的活塞向潤滑點注油．主管線末端裝壓力開關(guān)，來控制系統(tǒng)壓力．

1-集成潤滑泵; 2-主管線; 3-雙線分配器;4-分管線; 5-潤滑點; 6-壓力開關(guān)圖 3 雙線容積系統(tǒng)

雙線分配器(圖4)由定量注油器，壓力開關(guān)，分配體等組成．定量注油器具有兩個腔A和B，每個腔對應(yīng)連接雙線容積系統(tǒng)的兩條管線．這些腔內(nèi)充滿了定量的潤滑脂，當(dāng)進(jìn)行潤滑時，潤滑脂會被壓到相應(yīng)的潤滑點內(nèi)．[2]

圖 4 雙線分配器

雙線容積系統(tǒng)具有精確定量潤滑，低潤滑脂消耗，低壓設(shè)計不會導(dǎo)致油脂離析，同時它又有以下缺點：到一、二級分配器的管線較單線系統(tǒng)多，由于各分配器間為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，個別點的堵塞不會影響其它工作回路，帶來的結(jié)果是產(chǎn)生故障的分配器很可能長期沒有被察覺．這既是缺點，又是優(yōu)點，系統(tǒng)不易癱瘓．也可以在每個點處增加壓力開關(guān)，以檢測各點的潤滑是否正常．

2.2.4多線阻尼系統(tǒng)多線阻尼系統(tǒng)由集成潤滑泵、管路附件等組成．潤滑脂在潤滑泵的推動下通過多條主管路被送至潤滑點，各潤滑點相對獨立(圖5)．此系統(tǒng)管線較多，各潤滑點的潤滑量不易精確控制．

1-集成潤滑泵; 2-主管線; 3-潤滑點圖 5 多線阻尼系統(tǒng)

2.3 抱罐車上集中潤滑系統(tǒng)選擇

由于各類潤滑系統(tǒng)均有優(yōu)、缺點，綜合抱罐車上的各潤滑點分布分散，潤滑量不一等因素，目前抱罐車上主要運用的干油集中潤滑系統(tǒng)為單線遞進(jìn)系統(tǒng)或雙線容積系統(tǒng)．

3 抱罐車集中潤滑系統(tǒng)設(shè)計

3.1 確定集中潤滑系統(tǒng)類別

中冶重機(jī)為國內(nèi)設(shè)計制造抱罐車的專業(yè)廠家，本文選用其設(shè)計制作的BGC-110型抱罐車為例，以雙線容積式集中潤滑系統(tǒng)為參考，進(jìn)行集中潤滑系統(tǒng)設(shè)計．無論使用哪個系統(tǒng)，對于單個潤滑點而言，其潤滑油量的需求是不變的．

3.2 確定需要集中潤滑的點數(shù)

根據(jù)需要列出抱罐車上需要潤滑的運動副，確定潤滑點數(shù)量．此處僅示意部分需納入集中潤滑的點(圖6)．

圖 6 抱罐車集中潤滑點

3.3 根據(jù)工況確定潤滑點的用油量

根據(jù)經(jīng)驗，不同的工況，不同的運動副間的用油量是不同的．表1列出了不同潤滑副的用油量確定公式．

對于抱罐車而言，其集中潤滑的均為軸與軸套，為滑動軸承運動副．

表1 各運動副用油量

K1和K2分別為轉(zhuǎn)速和工況修正系數(shù)

3.4 根據(jù)各點用油量確定分配器規(guī)格和潤滑脂泵容積

根據(jù)各潤滑點所需的用油量，選擇不同規(guī)格的注油器(分配器)，計算整個集中潤滑系統(tǒng)需要的潤滑劑總量，選擇集中潤滑泵的容積，系統(tǒng)工作壓力，選擇最小流量，保證抱罐車上最遠(yuǎn)的輸送距離．

3.5 選擇最佳的位置布置硬件

一般遵循的原則是：潤滑泵遠(yuǎn)離后車架高溫源，遠(yuǎn)離飛塵，并做適當(dāng)防護(hù)．

3.6 驗證主管路的最佳長度

利用流阻試驗曲線確定管道內(nèi)徑，管道內(nèi)徑太大會使系統(tǒng)末端無潤滑脂流向潤滑點，管道內(nèi)徑太大會使?jié)櫥诠軆?nèi)停留的時間過長，甚至?xí)霈F(xiàn)油脂未達(dá)到潤滑點便出現(xiàn)老化現(xiàn)象．抱罐車上的主管線一般采用?10內(nèi)徑的硬管，二級管線為?6內(nèi)徑的軟管．

單線遞進(jìn)系統(tǒng)主管線最大長度L單=P/r,雙線容積系統(tǒng)主管線最大長度

L雙=(P-5)/(r×1.2),

式中：L雙、L單為主管線長度,m;P為潤滑泵額定工作壓力,MPa;r為潤滑脂在每米管道內(nèi)的流動阻力,MPa.

3.7 確定系統(tǒng)工作時間

一個滿循環(huán)所需要的工作時間

T=(Qc+Qd+Qe)/Qp

式中：Qc系統(tǒng)中全部雙線分配器控制活塞排出的潤滑脂量,cm3;Qd每個出油口排出的潤滑脂量總和,cm3;Qe主管路內(nèi)潤滑脂壓縮量，一般取管內(nèi)容量的1.5%，對軟管則取10%,cm3;Qe集中潤滑泵的給油量,cm3/min.

3.8 檢查潤滑脂在管內(nèi)的停留時間

集中潤滑系統(tǒng)中，一般離泵近的潤滑點先得到潤滑脂，系統(tǒng)末端的潤滑點最后得到潤滑．在系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)考慮潤滑脂在管內(nèi)的平均停留時間，一般抱罐車停留時間不超過3個月．主管路油脂管內(nèi)停留時間

t=Q∑/(Qa×W)[1]

式中：t實際工作天數(shù);Q∑系統(tǒng)中所有管內(nèi)的總?cè)萘?cm3;Qd泵工作一個周期各潤滑點的出油量,cm/次;W每天工作次數(shù),次/日.

4 潤滑脂的選擇

抱罐車干油集中潤滑系統(tǒng)中，常溫-25℃～80℃下一般用NLGI2號潤滑脂，極低溫度-45℃～-25℃時用NLGI4號潤滑脂．常溫中抱罐車用極壓鋰基潤滑脂為集中潤滑系統(tǒng)中的潤滑介質(zhì)．

5 結(jié)束語

本文介紹了干油集中潤滑系統(tǒng)的分類、構(gòu)成及優(yōu)劣，系統(tǒng)的設(shè)計方法，闡述了干油集中潤滑系統(tǒng)在抱罐車上的運用．集中潤滑系統(tǒng)如能選配得當(dāng)和正常使用，在抱罐車工作時能定時、定點、定量的給潤滑點潤滑，將使運動副間的磨損降至最低，節(jié)省潤滑脂、增加設(shè)備可用時間，節(jié)省人力和減輕勞動力、延長車輛使用時間，降低維修保養(yǎng)成本等．

[參考文獻(xiàn)]

[1] 成大先. 機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2] 胡邦喜.設(shè)備潤滑基礎(chǔ)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[3] 王先會.車輛與船舶潤滑油脂技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2009.