開式齒輪自動抹油潤滑系統設計

張頁川，沈保明，蒲浩清

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443002）

引言

齒輪傳動作為現代大型機械設備的核心部件，其運行狀態關乎設備的安全運行。良好的潤滑是保障齒輪傳動系統的系統安全運行的重要前提[1]。若缺少良好的潤滑，齒輪傳動系統之間會造成齒系間干摩擦，輕則加速齒系磨損，導致齒輪異響，重則發生斷齒，極易引發安全隱患。當前潤滑方式多樣，人工涂抹費時費力，間隔時間長易造成欠潤滑導致設備磨損。噴射潤滑裝置會導致潤滑介質飛濺，造成浪費且容易污染環境[2-3]。因此，選擇合理的潤滑方式不僅能保證齒輪傳動系統的正常運行，還能延長齒輪的使用壽命[1-2]。

為了提高齒輪潤滑的自動化程度且避免噴油潤滑帶來的系列問題，保證齒輪的潤滑效果，本文設計了一種開式齒輪自動抹油系統。

1 開式齒輪自動抹油潤滑系統的設計

該裝置主要應用在低速重載需要周期性潤滑的大型開式齒輪潤滑的場合，潤滑脂的黏度為0~2號，本設計對應的齒輪參數情況如下，小齒輪與大齒輪嚙合，小齒輪為主動輪，大齒輪為從動輪，齒輪模數為50，壓力角為20°，該潤滑裝置通過給小齒輪涂抹所需的潤滑油脂，利用大小齒輪傳動時的嚙合，從而實現對大齒輪齒面的潤滑。

1.1 自動抹油裝置的組成

自動抹油裝置主要由2套油脂刷頭、機架、儲油罐、潤滑油脂推送裝置、電機、控制裝置及油管等零部件組成[3]。油脂刷頭是整套潤滑裝置的核心部件，其作用為將小齒輪齒面均勻涂抹潤滑油脂，確保齒面潤滑充足。機架是由鋼材焊接而成，主要是保證整套潤滑裝置的結構穩定。油脂推送裝置可實現定量推送儲油罐中儲存的潤滑油脂，確保潤滑油脂涂抹定量可控，避免涂抹過程的浪費和污染。電機為潤滑油脂推送裝置提供動力，控制裝置則可實現刷頭與小齒輪齒面的貼合，確保齒輪正反轉兩種情況下的齒面均能正常潤滑。

1.2 刷頭的設計

潤滑油脂刷頭由長板、短板、毛刷、刷頭體等部分組成。為了保證單次刷油過程中整個齒面充分潤滑，刷頭長度設計為齒面寬度，刷頭內部初步設計為壁厚合適的中空臨時儲油腔。刷頭中間留有一列數量合適的出油孔，出油孔兩側和中間均勻布置三列長度略高于長板的毛刷，確保運行過程中潤滑油脂能均勻涂抹至齒面。刷頭上下兩端各有一個短軸，便于刷頭固定在保持架上，保證其工作的穩定性，具體布置方式如圖1所示。

1.3 機架的設計

機架的主要作用是保持油刷在刷油過程中的穩定，同時便于系統控制以及安裝，其示意圖如下頁圖2所示。彎曲連接桿為帶一定厚度的弧形板，用以連接油刷和機架主軸部分，其中連接刷頭一側通過彎曲連桿上的可調緊固件與刷頭上的短軸相連，可以調節刷頭安裝角度，以便刷頭帶毛刷的一面可以更好地貼合在小齒輪齒面，同時也便于刷頭的更換，另一側安裝在主軸上，主軸上留有相應的凹臺以及卡簧，彎曲連桿通過緊固件套在主軸的凹臺上，當彎曲連桿承受周向力時，會繞主軸產生轉動，當外力移除時，彎曲連桿在彈簧力的作用下又會回到最初位置。主軸內外側部分用四根成一定角度的桿固定在底盤上，內支撐桿內部空間用以安裝電機，電機主軸與安裝在底盤中心的軸承連接，底盤與底座連接固定，電機運行時帶動底盤一起轉動，便于將油刷從齒輪齒面靠近或移走，方便工作安裝使用。

1.4 供油系統的設計

供油系統主要由柱塞泵，儲油箱，電機，油管，單向閥等零部件組成。儲油箱用于儲存潤滑介質，電機給系統提供動力，柱塞泵將潤滑油脂傳輸到刷頭的薄殼內腔。在油箱的進出油口管路分別設置單向閥，用于控制油箱內潤滑介質的進出，管路等用于輸送潤滑介質，聯通整個系統。

2 系統的工作原理

自動抹油裝置的刷頭前端是柔性長短板。工作前，刷頭長板搭在待潤滑的齒面，短板抵在齒前端。工作時，齒輪轉動帶動刷頭隨之轉動，油脂推送裝置將儲油罐的油脂經油管和刷頭提前預留的油孔流出，長板內側的毛刷和長板將干油均勻地刮到齒面，待該齒面刷完后，刷頭通過安裝在主軸上的可調節彈簧回彈后搭至下一齒面，通過齒輪轉動涂抹下一齒面，隨著嚙合齒輪的不斷轉動，該過程不斷重復，直至完成整個齒面干油抹油。齒輪反轉時，通過控制裝置轉動底盤，使原先貼合齒面的刷頭離開齒輪轉動范圍，另一套刷頭與齒面貼合，使長板部分搭在待潤滑的齒面上，重復上述過程，完成另一齒面的潤滑。

3 開式齒輪自動抹油潤滑系統的優點

1）自動抹油潤滑系統提高了自動化程度，減少了人工，提高了工作效率。

2）只要齒輪轉動，自動抹油潤滑系統就開始工作，齒輪轉速越快，抹油速度也越快，保證了齒輪工作時潤滑的穩定性，避免了齒輪干摩擦傳動。

3）自動抹油潤滑系統利用柱塞泵的特性，調整電機轉速可以實現對出油量的精確控制，減少了潤滑油脂的浪費，同時避免了對環境造成污染，降低了潤滑成本。

4 結論

分析了常見的低速重載開式齒輪潤滑方式存在的問題，設計了一種開式齒輪自動潤滑系統，提高了潤滑系統的自動化程度和工作效率，保證了齒輪傳動系統潤滑的穩定性，確保了潤滑作業時安全性、方便性，同時又降低了施工勞動強度和潤滑油脂損耗，減少了潤滑過程中對設備以及周圍環境的污染。