大齒輪噴射潤滑裝置的開發(fā)

王殿明 侯萬雍

摘要：開式大齒輪在電廠、礦上等設(shè)備中廣泛存在，其潤滑方式經(jīng)歷了人工潤滑、氣液混合潤滑的過程，但是存在自動化程度低、故障率高的缺點(diǎn)。本文開發(fā)了通過PLC和觸摸屏控制的液壓式智能潤滑設(shè)備。該設(shè)備采用液壓方式噴射潤滑油，具有參數(shù)可調(diào)、故障率低、潤滑效果在線監(jiān)測、故障報警等優(yōu)點(diǎn)。

前言

球磨機(jī)是選礦廠、電廠的大型關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，在使用過程中，其動力傳動的大齒輪潤滑是非常重要的。德國Wollhofen等的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，開式齒輪傳動裝置損壞原因中有18.2%是由于過渡磨損甚至膠合引起的[1]。良好充分的潤滑能減少齒面的磨損，增加球磨機(jī)轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)性，降低噪音，提高齒輪及其動力傳動相關(guān)聯(lián)的傳動機(jī)構(gòu)等設(shè)施的使用壽命。大齒輪潤滑系統(tǒng)對于球磨機(jī)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，直接影響到球磨機(jī)的安全運(yùn)行[2]。

1、控制系統(tǒng)總體設(shè)計

為了保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，裝置采用和利時PLC作為控制器，控制潤滑過程。其控制系統(tǒng)組成如圖1所示。

噴射裝置中觸摸屏（HMI）通過RS485端口與控制器（PLC）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令傳送。觸摸屏功能包括顯示流量、壓力、溫度、工作時間、報警時間、工作狀態(tài)等參數(shù)，設(shè)定噴射時間、加熱溫度、密碼保護(hù)等。

控制器采用和利時LM3109，主要功能是根據(jù)工作流程實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制。包括啟停油泵電機(jī)、觸發(fā)相關(guān)報警，接收觸摸屏信息、流量數(shù)據(jù)、溫度值等，以及與監(jiān)控中心進(jìn)行通信。

電機(jī)采用三相異步電機(jī)，當(dāng)PLC發(fā)出噴油指令時，電機(jī)帶動油泵工作，實(shí)現(xiàn)噴射潤滑功能。電加熱作用是為油箱和噴油管路加熱，達(dá)到降低潤滑油粘度的目的。流速傳感器是檢測潤滑油噴射的流量，同時輸出脈沖信號到PLC。

2 硬件部分設(shè)計

2.1流速測量傳感器的設(shè)計

根據(jù)之前分析，為了保證大齒面油膜的厚度，需要在間隔時間噴射一定量的潤滑油。一般大齒輪距離噴嘴距離約為20-30CM，因此油管壓力保持在5-7Mp即可，噴射時間則根據(jù)齒輪轉(zhuǎn)速和寬度確定。為了保證噴射潤滑油噴射量，設(shè)計了專用流量模塊進(jìn)行準(zhǔn)確測量。

圖2為測量流速裝置。旋轉(zhuǎn)桿四周安裝2對電磁鐵，固定外殼兩側(cè)為串聯(lián)連接的2個線圈。當(dāng)潤滑油流動時，磁鐵隨著旋轉(zhuǎn)桿一起轉(zhuǎn)動。根據(jù)麥克斯韋電磁感應(yīng)定律，旋轉(zhuǎn)桿每個旋轉(zhuǎn)周期產(chǎn)生一個峰值10mV的近似正弦信號。

圖3中，轉(zhuǎn)速線圈兩端分別連接運(yùn)算放大器輸入端。當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時，將產(chǎn)生mv級交流信號，運(yùn)算放大器對其進(jìn)行放大，輸出0-12V的脈沖信號。

放大倍數(shù)確定：

2.2 加熱系統(tǒng)設(shè)計

加熱控制主要包括油管和油箱兩部分，采用典型的閉環(huán)控制方式。設(shè)定值在觸摸屏中進(jìn)行設(shè)置，返回值通過變送器輸出4-20mA電流到PLC模擬量模塊。

3.軟件部分設(shè)計

3.1觸摸屏界面設(shè)計

觸摸屏作為人機(jī)交互界面，主要功能是實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)顯示、噴油計量等功能。參數(shù)設(shè)定主要包括：噴油時間（秒）、噴油間隔（分）、管路溫度（℃）、油箱溫度（℃）、噴油效果監(jiān)測。觸摸屏主界面如下圖所示。

3.2控制器（PLC）程序設(shè)計

圖6是噴油潤滑裝置控制流程，當(dāng)設(shè)備第一次通電時，先加熱潤滑油，目的是使?jié)櫥驼扯冉档?，?dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時，啟動液壓泵，噴射潤滑油。

4 結(jié)論

該噴射潤滑裝置已經(jīng)在濰坊等地得到廣泛應(yīng)用，實(shí)踐證明該裝置具有較高的市場價值，完全滿足了客戶的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉紅，萬升龍，李松洮.M220重負(fù)荷開式齒輪油的研制[J].潤滑油，1999，14（6）：14-18.

[2]李海洋，曾照林.PLC在球磨大齒輪噴油霧系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].有色礦冶，2014，30（2）.

[3]陳冠國.彈性流體動力潤滑在工程機(jī)械齒輪傳動設(shè)計中的應(yīng)用[J].液壓液力，1990（6），26-31.

[4]羅英美，張明弘.球磨機(jī)大齒輪潤滑分析[J]，礦山機(jī)械，2002.01.

作者簡介：王殿明（1983-），男，遼寧遼陽人，沈陽工程學(xué)院新能源分院，講師，碩士。