車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)與壓力試驗(yàn)

李學(xué)智，盛奎川，朱仁學(xué)

(杭州萬(wàn)向職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023)

車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)解決了手動(dòng)潤(rùn)滑所帶來(lái)的一系列問(wèn)題，它適合于農(nóng)業(yè)機(jī)械（聯(lián)合收獲機(jī)）、公交客車(chē)、卡車(chē)及工程機(jī)械，實(shí)現(xiàn)了底盤(pán)強(qiáng)制自動(dòng)、集中、精確潤(rùn)滑，有效地延長(zhǎng)了底盤(pán)的壽命，減少了底盤(pán)的維護(hù)成本。

1 車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成

車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由電動(dòng)泵、配油器（分配器）、控制器、傳感器、管路元件和線路等組成，如圖1所示。

圖1 車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)組成

2 車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作原理與系統(tǒng)布置方式

2.1 車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作原理

車(chē)輛底盤(pán)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)利用適當(dāng)?shù)谋脡憾〞r(shí)輸送潤(rùn)滑脂到配油器，再由配油器定量輸送到各潤(rùn)滑點(diǎn)，以保證設(shè)備各摩擦表面之間維持可靠和足量的油膜而經(jīng)久正常的運(yùn)行。其主要工作原理是：以車(chē)輛電源系統(tǒng)為動(dòng)力源，通過(guò)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)以及車(chē)速與里程信號(hào)累積車(chē)輛工作運(yùn)行時(shí)間。當(dāng)車(chē)輛累積運(yùn)行時(shí)間達(dá)到控制器設(shè)定供油間隔時(shí)間，電機(jī)收到控制器發(fā)出的起動(dòng)指令后帶動(dòng)油泵旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生真空吸入油脂；油脂被油泵壓送至出口，配油器進(jìn)入儲(chǔ)油工況，主油管中的高壓油脂壓縮配油器內(nèi)的彈簧，使其儲(chǔ)油并儲(chǔ)能；當(dāng)主油管內(nèi)的壓力上升至壓力開(kāi)關(guān)閉合壓力時(shí)，控制器向油泵電機(jī)發(fā)出停止指令，油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)；卸荷閥卸荷，系統(tǒng)主油管的油壓迅速下降，配油器進(jìn)入供油工況，彈簧將配油器儲(chǔ)存的油脂壓送至各潤(rùn)滑點(diǎn)。根據(jù)潤(rùn)滑點(diǎn)摩擦副負(fù)荷和相對(duì)速度的大小，由配油器內(nèi)的柱塞位移大小決定油脂的定量供給量。

車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的液壓原理圖見(jiàn)圖2，配油器簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。

圖2 潤(rùn)滑系統(tǒng)的液壓原理圖

圖3 配油器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2 系統(tǒng)的布置方式

車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的布置，見(jiàn)圖4，配油器的數(shù)量可根據(jù)潤(rùn)滑點(diǎn)數(shù)目確定。

圖4 潤(rùn)滑系統(tǒng)的布置

3 車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力試驗(yàn)

通過(guò)采集車(chē)輛底盤(pán)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)工作時(shí)主油路的動(dòng)態(tài)壓力波形來(lái)獲取系統(tǒng)的實(shí)際工作曲線，獲得主油路壓力最大值、殘壓、工作時(shí)間、管路損失、傳輸延時(shí)等特性參數(shù)，從而可以探討這些參數(shù)與潤(rùn)滑系統(tǒng)的潤(rùn)滑脂溫度、潤(rùn)滑點(diǎn)數(shù)、主油管長(zhǎng)度等因素的關(guān)系。

3.1 管路壓力傳感器的工作原理

管路壓力測(cè)量方法主要分為接觸式和非接觸式兩類。接觸式方法一般在管路特定部位預(yù)先接入壓力儀表或壓力傳感器，這種檢測(cè)方法優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量理論和技術(shù)成熟，設(shè)備成本較低，可靠性高，測(cè)量精度較高；但必須在管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先確定，而且一般會(huì)破壞管路系統(tǒng)的整體性。非接接觸式方法是一種無(wú)需在液壓管道上加工測(cè)壓孔，就能在管外檢測(cè)出管內(nèi)液體介質(zhì)壓力的測(cè)量方法。對(duì)于車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力檢測(cè)，采用的是非接觸式方法，它是傳統(tǒng)測(cè)壓方法的延伸，根據(jù)液體壓力作用下金屬管路徑向產(chǎn)生彈性變形的基本原理，通過(guò)檢測(cè)管道外徑微小變形量即可解算出管道內(nèi)部工作壓力。

3.2 壓力控制

滿足潤(rùn)滑系統(tǒng)正常工作的壓力控制的必要條件為：溢流閥泄油壓力大于油泵最大輸出壓力，油泵最大輸出壓力大于壓力開(kāi)關(guān)閉合壓力，壓力開(kāi)關(guān)閉合壓力大于配油器最大儲(chǔ)油壓力，配油器最大儲(chǔ)油壓力大于潤(rùn)滑點(diǎn)送脂壓力。安裝于前橋的配油器和后橋的配油器與油泵有不同的分布距離，同時(shí)配油器儲(chǔ)油腔存在額定儲(chǔ)油量的差異，因此壓力開(kāi)關(guān)的閉合壓力應(yīng)大于配油器的最大儲(chǔ)油壓力，以保證各儲(chǔ)油腔儲(chǔ)滿額定油量。由于電動(dòng)泵出口至壓力開(kāi)關(guān)的主油管和管接頭等有壓力損失，壓力開(kāi)關(guān)安裝在距離電動(dòng)泵最遠(yuǎn)的配油器主油路的末端，通過(guò)檢測(cè)主油路末端壓力，對(duì)油泵的實(shí)際工作時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，油泵最大輸出壓力應(yīng)大于壓力開(kāi)關(guān)閉合壓力。同理配油器出口至潤(rùn)滑點(diǎn)的接受管和管接頭也存在壓力損失，故配油器最大儲(chǔ)油壓力應(yīng)大于潤(rùn)滑點(diǎn)送脂壓力。配油器將潤(rùn)滑系統(tǒng)的油脂精確定量送至各個(gè)潤(rùn)滑節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)定量加脂目的。配油器儲(chǔ)油腔內(nèi)柱塞的往復(fù)行程決定油脂的儲(chǔ)脂量或輸脂量，分別設(shè)定為0.1ml、0.2ml、0.4ml等3種不同規(guī)格。根據(jù)潤(rùn)滑點(diǎn)摩擦副負(fù)荷和相對(duì)速度大小選配額定輸脂量，當(dāng)油泵向配油器供油時(shí)，在油壓作用下止回閥將配油器的出油孔關(guān)閉，進(jìn)油口和儲(chǔ)油腔連通。隨著油脂輸入腔內(nèi)，儲(chǔ)油柱塞被推移，在儲(chǔ)油的同時(shí)推動(dòng)彈簧壓縮儲(chǔ)能。當(dāng)油泵停止工作，主油路卸荷，在儲(chǔ)油腔與主油路內(nèi)的壓差作用下，止回閥關(guān)閉進(jìn)油口，打開(kāi)出油口，使儲(chǔ)油腔與出油口連通，腔內(nèi)油脂在彈簧壓力下從出油口經(jīng)接受管注入各潤(rùn)滑節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加脂目的。

3.3 壓力試驗(yàn)

主要試驗(yàn)設(shè)備：計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、壓力傳感器、溫度傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、溫度計(jì)、溫度調(diào)控裝置等，試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖5。

圖5 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得到潤(rùn)滑系統(tǒng)主油路首端壓力和末端壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律見(jiàn)圖6，根據(jù)波形的變化可與潤(rùn)滑系統(tǒng)工作過(guò)程對(duì)應(yīng)起來(lái)。A1B1和A2B2為增壓階段，接到系統(tǒng)指令，油泵啟動(dòng)，在油壓的作用下配油器止回閥關(guān)閉，進(jìn)油口打開(kāi)；B1C1和B2C2為配油器儲(chǔ)油階段；C1D1和C2D2為繼續(xù)增壓階段，配油器儲(chǔ)油已儲(chǔ)滿油脂，油泵繼續(xù)工作，當(dāng)主油路末端壓力上升到壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定壓力時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)閉合，油泵隨即停止工作；D1E1和D2G2為降壓階段，油泵停止工作，卸荷閥卸油口被迅速打開(kāi)卸油，主油路壓力迅速下降，由于末端離卸油口較遠(yuǎn)故降壓速率較慢；G2H2為配油器供油階段，當(dāng)主油路壓力下降至配油器進(jìn)油器關(guān)閉，出油口打開(kāi)時(shí)，配油器向各潤(rùn)滑點(diǎn)供油；H2E2為繼續(xù)降壓階段，主油路末端壓力繼續(xù)卸壓下降至殘壓；最后為系統(tǒng)間歇階段。

圖6 主油路首末端壓力特性曲線

4 結(jié)語(yǔ)

車(chē)輛底盤(pán)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)工作時(shí)的特征信息主要體現(xiàn)在主油路壓力特性上，因此可以通過(guò)采集潤(rùn)滑系統(tǒng)主油路的動(dòng)態(tài)壓力波形來(lái)獲取系統(tǒng)的實(shí)際工作曲線，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑系統(tǒng)各種特性參數(shù)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，并通過(guò)檢測(cè)油路中油壓的變化來(lái)判斷潤(rùn)滑系統(tǒng)的潤(rùn)滑情況是否正常。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)主油路首末端壓力的非接觸式試驗(yàn)，獲得了不同工況條件下主油路壓力特性曲線，為系統(tǒng)性能分析提供的依據(jù)。從主油路首末端壓力特性曲線上，可以將潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作過(guò)程分為以下7個(gè)階段：增壓階段、配油器儲(chǔ)油階段、繼續(xù)增壓階段、降壓階段、配油器供油階段、繼續(xù)降壓階段、間歇階段，完成一個(gè)完整的工作循環(huán)。

[1]盛奎川.車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的控制方法及技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2005,（8）：30-33.

[2]盛奎川.車(chē)輛底盤(pán)自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)裝置的研制[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2005，21（8）：62-65.

[3]余有芳.基于虛擬儀器的車(chē)輛底盤(pán)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)工作特性的研究[D].浙江大學(xué)：盛奎川，2006.

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