聯合收獲機鏈傳動自動潤滑的研究

河北省農業機械化研究所有限公司 張秀平 陳林 袁興茂 張亞振

聯合收獲機鏈傳動自動潤滑的研究

河北省農業機械化研究所有限公司 張秀平 陳林 袁興茂 張亞振

鏈傳動是聯合收獲機上主要的動力和運動傳遞方式之一，其潤滑優劣直接影響著整機的工作狀態。為解決聯合收獲機上傳統的人工潤滑造成的潤滑不良問題，本文主要針對不同形式的鏈傳動的潤滑方式、潤滑量及自動潤滑裝置和輔助裝置進行了分析和研究，以期自動潤滑系統在農業機械上的全面應用。

聯合收獲機；自動潤滑；鏈傳動；鏈條潤滑

聯合收獲機所有潤滑點的正確潤滑對于保證其良好的工作性能、延長其使用壽命十分重要。90%以上的機械運轉故障的根本原因在于潤滑不良或潤滑過量[1]。工作部件潤滑不良易造成磨損，縮短零部件壽命，甚至導致整機無法正常工作；潤滑供油過量則會產生附加熱量，造成環境污染和浪費。對所有磨擦部位進行及時、正確的潤滑保養，不僅可以提高聯合收獲機的可靠性，減少磨擦力及功率的消耗，還可以提高機械零部件的使用壽命，降低使用成本。

1 聯合收獲機自動潤滑研究現狀

聯合收獲機結構復雜、潤滑點多，且各個潤滑點的潤滑頻率不同、注油量多少不同，人工注油潤滑易造成加脂過多、過少或部分潤滑點被遺漏，導致操作人員勞動強度大、操作難度大，存在注油量和注油周期不易控制等問題。

為解決聯合收獲機潤滑問題，國內多所高校、科研機構、相關企業等開始對自動潤滑系統進行研究。張永建[2]介紹了聯合收獲機油脂集中潤滑系統的原理與結構、采用油脂集中潤滑系統的優點及現狀等；陳亮，高曉斌[3]介紹了輸送鏈自動潤滑控制系統的整體設計原理和方案，自動潤滑流程、PLC和觸摸屏的選型及軟件編程等；任澤[4]進行了新型礦用自動潤滑裝置系統仿真與實驗分析，提出了潤滑系統的結構設計方案，建立了液壓系統仿真模型，并進行虛擬仿真；潘艷君等[5]詳細說明了遞進式集中潤滑系統的主要元件及其工作原理，提出采用定量計算的方法確定主要元件的規格，分析了集中潤滑系統的設計、選型的要點。

在自動潤滑系統的構成中（圖1為自動潤滑系統基本構成圖），人們重點對控制系統進行研究，提出了各種理論方法。本文以玉米聯合收割機上的傳動鏈潤滑為例，對其自動潤滑方式和裝置進行分析研究。

圖1 自動潤滑系統基本構成圖

2 傳動鏈的自動潤滑

鏈傳動是聯合收獲機上主要的動力和運動傳遞方式之一。在聯合收獲機上，鏈傳動的部位較多，且絕大部分都是敞開式，不具備密閉條件，作業過程中潤滑油易被擦掉，很難保持良好的潤滑狀態。因此，在工作中極易發生因潤滑不當或潤滑不良而造成的鏈傳動故障。

玉米聯合收獲機上的鏈傳動主要涉及動力傳動鏈、撥禾鏈、導禾鏈等，根據鏈輪軸軸向，有橫軸鏈和縱軸鏈之分。鏈傳動中的潤滑油是用來潤滑鏈輪和鏈條等摩擦面的，以起到潤滑和保護作用。根據使用說明書，聯合收獲機各鏈條在工作中應及時加注潤滑油（一般每工作8小時潤滑1次），且潤滑油必須進入滾子和內套的配合間隙，以改善工作條件，減少磨損。

采用傳統的人工潤滑方式，鏈輪、鏈條的潤滑要在停車狀態下進行，利用適宜的毛刷將潤滑油抹刷均勻，保證工作摩擦面潤滑均勻。在作業季節，這種方式費時費力，得不到機手重視，易造成零部件磨損。采用集中自動潤滑方式，可有效解決這種問題：①定點：根據潤滑部位和潤滑點數量，實施定點給油；②定量：根據給油部位每次加油換油的數量，實行耗油定量管理和更換；③定期：根據加換油周期，定時加換油，定期檢測潤滑油質量。

2.1 潤滑方式的選擇

圖2 鏈傳動潤滑方式的選擇

撥禾鏈運動速度計算公式：

式中，νm為整機工作前進速度，根據使用要求，一般玉米聯合收獲機作業速度控制在5km/h以內；α為撥禾鏈與地面夾角，根據設計要求，該角取值范圍一般為30～40°[6]。

計算可知νb取值小于2。

根據圖2中潤滑方式的選擇，聯合收獲機鏈條潤滑宜采用Ⅱ滴油潤滑方式。采用這種方式，可在不受任何環境、位置等因素限制的同時，獲得良好的潤滑效果，并減少潤滑油消耗量。

2.2 潤滑時間及潤滑量的確定

鏈傳動潤滑一般為間歇性連續潤滑，即在完成一個連續潤滑周期后停止潤滑，待下個潤滑周期開始，重新進行連續潤滑。鏈條的一個潤滑周期就是自第一節鏈節開始至最后一節鏈節全部被潤滑到結束的這段時間，由于聯合收獲機上各個鏈條長度不同，在鏈條線速度相同的情況下，潤滑時間也不同。

潤滑量和周期的控制以鏈環鉸接處的潤滑油不變色為準，滴油速率取決于鏈條的速度與溫度。根據設計手冊，單排鏈的潤滑量是每分鐘5～20滴，在鏈條速度高時可多滴。

2.3 橫軸鏈傳動潤滑

聯合收獲機上多以橫軸鏈傳動為主，也是鏈傳動的主要應用形式。在進行潤滑時，為獲得良好的潤滑效果，要求潤滑油滴在鏈輪鏈條即將進入嚙合處的兩鉸接板之間，且傳動鏈的潤滑位置一般設置在鏈條的松邊（圖3）。根據均勻潤滑、節約潤滑油的原則，每個嚙入處應設置n+1個滴油口，其中n為鏈條排數[7]。滴油口設置在套筒兩側靠近鉸接板處，保證滴落的潤滑油可沿套筒與鉸接板間的間隙浸入套筒內部，在整個銷軸摩擦面上形成油膜（圖4）。

圖3 橫軸鏈潤滑點的設置

圖4 橫軸鏈條潤滑裝置

2.4 縱軸鏈傳動潤滑

圖5 縱軸鏈潤滑點的設置

圖6 縱軸鏈潤滑裝置

在聯合收獲機上，除了橫軸傳動鏈外，還有縱軸傳動鏈（圖5），如割臺上的撥禾鏈等。其特點是鏈輪安裝軸的軸線并非水平方向，其與水平面具有一定的夾角。這種形式的傳動鏈在工作過程中進行潤滑時，滴油口設置數量與鏈條排數相同即可，但滴油速率要相應提高。滴油口設置在套筒上方靠近鉸接板處，潤滑油在自重的作用下，沿著滾子鏈套筒流向套筒另一端，在此過程中，就會在套筒內的銷軸表面形成均勻的油膜。但同時需要注意，如果潤滑量控制不當，過多則會在套筒下方滴出，過少則會引起滴油口端潤滑不足。

雖然縱軸鏈條潤滑的滴油口數量相對較少，但是其潤滑卻非常不方便。滴油口的位置需要設置在上方鏈板與套筒內側，且必須與套筒接觸，以保證潤滑油可進入套筒（圖6）。

3 鏈傳動自動潤滑輔助裝置

輔助裝置即除完成潤滑功能的裝置之外的其他裝置，用以顯示或提示及控制潤滑劑供應不足或過量以及潤滑泵過載等情況，如監測、報警裝置等。在鏈傳動自動潤滑系統中，輔助裝置主要有潤滑油量監測報警裝置、油溫監測報警裝置、壓力監測報警裝置及相應的顯示裝置等。

潤滑油量、油溫監測報警裝置安裝在供油裝置中，以監測潤滑油的液位高低、溫度是否符合要求。如在油箱內設置位置傳感器，當潤滑油液面超出設定范圍值時，傳感器發出異常脈沖信號給控制器，控制器發出指令，報警裝置發出警示音；溫度控制設定值0～60°，在傳感器監測到工作中的實際潤滑油溫超出設定值后，控制器發出警示。

壓力監測報警裝置安裝在潤滑油分配器出口處，監測通往潤滑點管路內的油壓情況，根據潤滑管路內壓力變化情況（圖7），當油壓異常時發出警報，提示潤滑管路內堵塞或漏油情況。

圖7 潤滑管路內壓力變化圖

4 結束語

鏈傳動是聯合收獲機上最為復雜的潤滑部位，由于其工作特性，需要間接性連續潤滑，潤滑量不易確定，潤滑周期和時間都沒有明確規定，一般憑借經驗設定。自動潤滑裝置的設置需要根據鏈輪安裝軸的橫豎確定，橫軸傳動鏈需要在滾筒兩側設置（鏈排數n+1）個滴油口，縱軸傳動鏈則在滾筒上側設置（鏈排數n）個滴油口。自動潤滑輔助裝置根據需要完成監測、信息上報、報警等各項任務。

[1]胡志勇,廖衛勇,黃靜雯.智能計量集中潤滑系統的研發與應用[J].礦山機械,2012(08):148～149.

[2]張永健.油脂集中潤滑在聯合收獲機上應用的探討[J].農業機械,2014(09):153～155.

[3]陳亮,高曉斌.基于PLC的輸送鏈自動潤滑控制系統[J].設備管理與維修,2017(01):91～93.

[4]任澤.新型礦用自動潤滑裝置系統仿真與實驗分析[J].煤礦機械,2016,(12):133～135.

[5]潘艷君,張勇在,陳美英等.集中潤滑系統在工程機械中的應用[J].工程機械,2012,(09):39～42+115.

[6]北京農業工程大學.農業機械學:下冊[M].第2版.北京:中國農業出版社,1999.

[7]機械設計手冊（新編軟件版）.2008.