抱罐車(chē)干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李利民， 張吉?jiǎng)伲?成富根

(中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 200941)

抱罐車(chē)的各銷(xiāo)軸運(yùn)動(dòng)副中絕大部分采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，潤(rùn)滑脂俗稱(chēng)干油，不僅有潤(rùn)滑作用，還可以防止水、灰塵、雜質(zhì)等對(duì)潤(rùn)滑部位的浸蝕，起到密封的作用．隨著國(guó)內(nèi)抱罐車(chē)市場(chǎng)的逐漸成熟，智能化程度提高，干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)以其注油精準(zhǔn)、方便、強(qiáng)制潤(rùn)滑等從而節(jié)省潤(rùn)滑脂、增加設(shè)備可用時(shí)間，節(jié)省人力和減輕勞動(dòng)力、延長(zhǎng)車(chē)輛使用時(shí)間，降低維修保養(yǎng)成本等優(yōu)點(diǎn)，在抱罐車(chē)、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(rùn)滑基本知識(shí)

潤(rùn)滑指在機(jī)械設(shè)備摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)接觸面之間加入潤(rùn)滑劑，從而使兩摩擦面之間形成潤(rùn)滑油膜．將直接接觸的表面分割開(kāi)來(lái)，變干摩擦為潤(rùn)滑劑分子之間的摩擦．集中潤(rùn)滑指的是使用成套供油裝置同時(shí)或按需對(duì)設(shè)備潤(rùn)滑點(diǎn)供油．集中潤(rùn)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?rùn)滑油膜，即維持摩擦表面之間恒流量供油以形成油膜．然而，對(duì)于抱罐車(chē)上的銷(xiāo)軸運(yùn)動(dòng)副間的潤(rùn)滑，由于運(yùn)動(dòng)副是間歇轉(zhuǎn)動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)抱罐車(chē)干油的集中潤(rùn)滑．

2 集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的構(gòu)成和分類(lèi)

2.1 集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的構(gòu)成

干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)一般含有儲(chǔ)油罐、潤(rùn)滑泵、分配元件、附件等，自動(dòng)干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)還包括安全閥、控制系統(tǒng)．系統(tǒng)通過(guò)潤(rùn)滑泵輸出高壓潤(rùn)滑脂給各分配器，分配器則根據(jù)各個(gè)潤(rùn)滑部位的需要對(duì)潤(rùn)滑脂進(jìn)行合理分配，通過(guò)輸油管線(xiàn)向各潤(rùn)滑點(diǎn)注油，控制系統(tǒng)中的控制器可以按預(yù)定的時(shí)間周期自動(dòng)啟動(dòng)或停止?jié)櫥玫膭?dòng)作，安全閥限定系統(tǒng)最高壓力，保護(hù)各元件．

2.2 集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的分類(lèi)

干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)按潤(rùn)滑劑的消耗方式來(lái)說(shuō)均為開(kāi)式干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)．系統(tǒng)將定量的潤(rùn)滑脂輸送到潤(rùn)滑點(diǎn)后不回收，由于干油潤(rùn)滑點(diǎn)數(shù)量居多和不集中，很難將各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的油脂集中在一起，然后收回儲(chǔ)油罐．

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

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

1- 集成潤(rùn)滑泵; 2-主管線(xiàn); 3-潤(rùn)滑點(diǎn)圖 1 單線(xiàn)阻尼系統(tǒng)

2.2.2單線(xiàn)遞進(jìn)系統(tǒng)單線(xiàn)遞進(jìn)系統(tǒng)是由集成潤(rùn)滑泵、遞進(jìn)式油量分配器和管路附件組成(圖2)．潤(rùn)滑脂在潤(rùn)滑泵的推動(dòng)下，通過(guò)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(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將壓力油強(qiáng)制、定量、順序地輸送給各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算潤(rùn)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(rùn)滑點(diǎn)供油．此系統(tǒng)壓力可至30MPa，油量分配器最多可接三級(jí)．

1-集成潤(rùn)滑泵; 2-主管線(xiàn); 3-遞進(jìn)式油量分配器 4-分管線(xiàn); 5-潤(rùn)滑點(diǎn)圖 2 單線(xiàn)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(dòng)作一次，當(dāng)指示桿動(dòng)作伸出，接觸限位開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)，輸出訊號(hào)指令發(fā)訊，以監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)各柱塞工作．各柱塞依次動(dòng)作，相應(yīng)的油口就依次出油．

單線(xiàn)遞進(jìn)系統(tǒng)由于能強(qiáng)制、定量、自動(dòng)的給潤(rùn)滑點(diǎn)供油，在工程機(jī)械中有用到，但是用量很少，它有以下缺點(diǎn)：系統(tǒng)壓力較大，容易使?jié)櫥x析．整個(gè)系統(tǒng)中任何一處堵塞，將會(huì)造成所有出油口不出油，所以對(duì)潤(rùn)滑脂、周?chē)h(huán)境、出油口情況要求嚴(yán)格．

2.2.3雙線(xiàn)容積系統(tǒng)雙線(xiàn)容積系統(tǒng)是由集成潤(rùn)滑泵、雙線(xiàn)分配器和管路附件組成(圖3)．潤(rùn)滑脂在潤(rùn)滑泵的推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)換向閥切換，交替向雙線(xiàn)分配器供油，通過(guò)管路中油壓的變化推動(dòng)分配器中的活塞向潤(rùn)滑點(diǎn)注油．主管線(xiàn)末端裝壓力開(kāi)關(guān)，來(lái)控制系統(tǒng)壓力．

1-集成潤(rùn)滑泵; 2-主管線(xiàn); 3-雙線(xiàn)分配器;4-分管線(xiàn); 5-潤(rùn)滑點(diǎn); 6-壓力開(kāi)關(guān)圖 3 雙線(xiàn)容積系統(tǒng)

雙線(xiàn)分配器(圖4)由定量注油器，壓力開(kāi)關(guān)，分配體等組成．定量注油器具有兩個(gè)腔A和B，每個(gè)腔對(duì)應(yīng)連接雙線(xiàn)容積系統(tǒng)的兩條管線(xiàn)．這些腔內(nèi)充滿(mǎn)了定量的潤(rùn)滑脂，當(dāng)進(jìn)行潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑脂會(huì)被壓到相應(yīng)的潤(rùn)滑點(diǎn)內(nèi)．[2]

圖 4 雙線(xiàn)分配器

雙線(xiàn)容積系統(tǒng)具有精確定量潤(rùn)滑，低潤(rùn)滑脂消耗，低壓設(shè)計(jì)不會(huì)導(dǎo)致油脂離析，同時(shí)它又有以下缺點(diǎn)：到一、二級(jí)分配器的管線(xiàn)較單線(xiàn)系統(tǒng)多，由于各分配器間為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，個(gè)別點(diǎn)的堵塞不會(huì)影響其它工作回路，帶來(lái)的結(jié)果是產(chǎn)生故障的分配器很可能長(zhǎng)期沒(méi)有被察覺(jué)．這既是缺點(diǎn)，又是優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)不易癱瘓．也可以在每個(gè)點(diǎn)處增加壓力開(kāi)關(guān)，以檢測(cè)各點(diǎn)的潤(rùn)滑是否正常．

2.2.4多線(xiàn)阻尼系統(tǒng)多線(xiàn)阻尼系統(tǒng)由集成潤(rùn)滑泵、管路附件等組成．潤(rùn)滑脂在潤(rùn)滑泵的推動(dòng)下通過(guò)多條主管路被送至潤(rùn)滑點(diǎn)，各潤(rùn)滑點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立(圖5)．此系統(tǒng)管線(xiàn)較多，各潤(rùn)滑點(diǎn)的潤(rùn)滑量不易精確控制．

1-集成潤(rùn)滑泵; 2-主管線(xiàn); 3-潤(rùn)滑點(diǎn)圖 5 多線(xiàn)阻尼系統(tǒng)

2.3 抱罐車(chē)上集中潤(rùn)滑系統(tǒng)選擇

由于各類(lèi)潤(rùn)滑系統(tǒng)均有優(yōu)、缺點(diǎn)，綜合抱罐車(chē)上的各潤(rùn)滑點(diǎn)分布分散，潤(rùn)滑量不一等因素，目前抱罐車(chē)上主要運(yùn)用的干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)為單線(xiàn)遞進(jìn)系統(tǒng)或雙線(xiàn)容積系統(tǒng)．

3 抱罐車(chē)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 確定集中潤(rùn)滑系統(tǒng)類(lèi)別

中冶重機(jī)為國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造抱罐車(chē)的專(zhuān)業(yè)廠家，本文選用其設(shè)計(jì)制作的BGC-110型抱罐車(chē)為例，以雙線(xiàn)容積式集中潤(rùn)滑系統(tǒng)為參考，進(jìn)行集中潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)．無(wú)論使用哪個(gè)系統(tǒng)，對(duì)于單個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)而言，其潤(rùn)滑油量的需求是不變的．

3.2 確定需要集中潤(rùn)滑的點(diǎn)數(shù)

根據(jù)需要列出抱罐車(chē)上需要潤(rùn)滑的運(yùn)動(dòng)副，確定潤(rùn)滑點(diǎn)數(shù)量．此處僅示意部分需納入集中潤(rùn)滑的點(diǎn)(圖6)．

圖 6 抱罐車(chē)集中潤(rùn)滑點(diǎn)

3.3 根據(jù)工況確定潤(rùn)滑點(diǎn)的用油量

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

對(duì)于抱罐車(chē)而言，其集中潤(rùn)滑的均為軸與軸套，為滑動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)副．

表1 各運(yùn)動(dòng)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(diǎn)用油量確定分配器規(guī)格和潤(rùn)滑脂泵容積

根據(jù)各潤(rùn)滑點(diǎn)所需的用油量，選擇不同規(guī)格的注油器(分配器)，計(jì)算整個(gè)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)需要的潤(rùn)滑劑總量，選擇集中潤(rùn)滑泵的容積，系統(tǒng)工作壓力，選擇最小流量，保證抱罐車(chē)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(rùn)滑泵遠(yuǎn)離后車(chē)架高溫源，遠(yuǎn)離飛塵，并做適當(dāng)防護(hù)．

3.6 驗(yàn)證主管路的最佳長(zhǎng)度

利用流阻試驗(yàn)曲線(xiàn)確定管道內(nèi)徑，管道內(nèi)徑太大會(huì)使系統(tǒng)末端無(wú)潤(rùn)滑脂流向潤(rùn)滑點(diǎn)，管道內(nèi)徑太大會(huì)使?jié)櫥诠軆?nèi)停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，甚至?xí)霈F(xiàn)油脂未達(dá)到潤(rùn)滑點(diǎn)便出現(xiàn)老化現(xiàn)象．抱罐車(chē)上的主管線(xiàn)一般采用?10內(nèi)徑的硬管，二級(jí)管線(xiàn)為?6內(nèi)徑的軟管．

單線(xiàn)遞進(jìn)系統(tǒng)主管線(xiàn)最大長(zhǎng)度L單=P/r,雙線(xiàn)容積系統(tǒng)主管線(xiàn)最大長(zhǎng)度

L雙=(P-5)/(r×1.2),

式中：L雙、L單為主管線(xiàn)長(zhǎng)度,m;P為潤(rùn)滑泵額定工作壓力,MPa;r為潤(rùn)滑脂在每米管道內(nèi)的流動(dòng)阻力,MPa.

3.7 確定系統(tǒng)工作時(shí)間

一個(gè)滿(mǎn)循環(huán)所需要的工作時(shí)間

T=(Qc+Qd+Qe)/Qp

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

3.8 檢查潤(rùn)滑脂在管內(nèi)的停留時(shí)間

集中潤(rùn)滑系統(tǒng)中，一般離泵近的潤(rùn)滑點(diǎn)先得到潤(rùn)滑脂，系統(tǒng)末端的潤(rùn)滑點(diǎn)最后得到潤(rùn)滑．在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮潤(rùn)滑脂在管內(nèi)的平均停留時(shí)間，一般抱罐車(chē)停留時(shí)間不超過(guò)3個(gè)月．主管路油脂管內(nèi)停留時(shí)間

t=Q∑/(Qa×W)[1]

式中：t實(shí)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(gè)周期各潤(rùn)滑點(diǎn)的出油量,cm/次;W每天工作次數(shù),次/日.

4 潤(rùn)滑脂的選擇

抱罐車(chē)干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)中，常溫-25℃～80℃下一般用NLGI2號(hào)潤(rùn)滑脂，極低溫度-45℃～-25℃時(shí)用NLGI4號(hào)潤(rùn)滑脂．常溫中抱罐車(chē)用極壓鋰基潤(rùn)滑脂為集中潤(rùn)滑系統(tǒng)中的潤(rùn)滑介質(zhì)．

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的分類(lèi)、構(gòu)成及優(yōu)劣，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，闡述了干油集中潤(rùn)滑系統(tǒng)在抱罐車(chē)上的運(yùn)用．集中潤(rùn)滑系統(tǒng)如能選配得當(dāng)和正常使用，在抱罐車(chē)工作時(shí)能定時(shí)、定點(diǎn)、定量的給潤(rùn)滑點(diǎn)潤(rùn)滑，將使運(yùn)動(dòng)副間的磨損降至最低，節(jié)省潤(rùn)滑脂、增加設(shè)備可用時(shí)間，節(jié)省人力和減輕勞動(dòng)力、延長(zhǎng)車(chē)輛使用時(shí)間，降低維修保養(yǎng)成本等．

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