抱罐車干油集中潤滑系統設計

李利民， 張吉勝， 成富根

(中冶寶鋼技術服務有限公司，上海 200941)

抱罐車的各銷軸運動副中絕大部分采用潤滑脂潤滑，潤滑脂俗稱干油，不僅有潤滑作用，還可以防止水、灰塵、雜質等對潤滑部位的浸蝕，起到密封的作用．隨著國內抱罐車市場的逐漸成熟，智能化程度提高，干油集中潤滑系統以其注油精準、方便、強制潤滑等從而節省潤滑脂、增加設備可用時間，節省人力和減輕勞動力、延長車輛使用時間，降低維修保養成本等優點，在抱罐車、裝載機、挖掘機等工程機械中得到了廣泛應用．

1 集中潤滑基本知識

潤滑指在機械設備摩擦副的相對運動的兩個接觸面之間加入潤滑劑，從而使兩摩擦面之間形成潤滑油膜．將直接接觸的表面分割開來，變干摩擦為潤滑劑分子之間的摩擦．集中潤滑指的是使用成套供油裝置同時或按需對設備潤滑點供油．集中潤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的清潔的潤滑油膜，即維持摩擦表面之間恒流量供油以形成油膜．然而，對于抱罐車上的銷軸運動副間的潤滑，由于運動副是間歇轉動且轉速較低，需油量不大．所以選用經濟的周期供油系統來實現抱罐車干油的集中潤滑．

2 集中潤滑系統的構成和分類

2.1 集中潤滑系統的構成

干油集中潤滑系統一般含有儲油罐、潤滑泵、分配元件、附件等，自動干油集中潤滑系統還包括安全閥、控制系統．系統通過潤滑泵輸出高壓潤滑脂給各分配器，分配器則根據各個潤滑部位的需要對潤滑脂進行合理分配，通過輸油管線向各潤滑點注油，控制系統中的控制器可以按預定的時間周期自動啟動或停止潤滑泵的動作，安全閥限定系統最高壓力，保護各元件．

2.2 集中潤滑系統的分類

干油集中潤滑系統按潤滑劑的消耗方式來說均為開式干油集中潤滑系統．系統將定量的潤滑脂輸送到潤滑點后不回收，由于干油潤滑點數量居多和不集中，很難將各個潤滑點的油脂集中在一起，然后收回儲油罐．

干油集中潤滑系統按分配元件的不同可以分為單線阻尼系統、單線遞進系統、雙線系統和多線系統．[1-3]

2.2.1單線阻尼系統單線阻尼系統由集成潤滑泵、管路附件等組成．潤滑脂在潤滑泵的推動下通過單線主管路被送至潤滑點，各潤滑點并聯相通(圖1)．此系統最為簡單，當一處潤滑點堵塞，不影響其它點的潤滑，但弊端最多，哪個潤滑點的阻尼小，潤滑脂就更多地送往那些點，各點的出油量不可控，容易造成過渡潤滑和潤滑不夠．此系統工作壓力較低，一般小于4 MPa，在抱罐車等工程機械上很少用到．

1- 集成潤滑泵; 2-主管線; 3-潤滑點圖 1 單線阻尼系統

2.2.2單線遞進系統單線遞進系統是由集成潤滑泵、遞進式油量分配器和管路附件組成(圖2)．潤滑脂在潤滑泵的推動下，通過主管路到達遞進式分配器，遞進式分配器中一系列活塞按一定的順序作差動往復運動，將壓力油強制、定量、順序地輸送給各個潤滑點，通過計算潤滑的摩擦副間的需油量，分別選擇不同規格排量的分配器向潤滑點供油．此系統壓力可至30MPa，油量分配器最多可接三級．

1-集成潤滑泵; 2-主管線; 3-遞進式油量分配器 4-分管線; 5-潤滑點圖 2 單線遞進系統

分配器由若干片組組成，片組中的一片設有循環指示桿，分配器每一次工作循環，循環指示桿動作一次，當指示桿動作伸出，接觸限位開關或接近開關，輸出訊號指令發訊，以監測潤滑系統運作情況．

片式遞進分配器的工作循環為：壓力油由進油口進入各柱塞腔，按順序推動各柱塞工作．各柱塞依次動作，相應的油口就依次出油．

單線遞進系統由于能強制、定量、自動的給潤滑點供油，在工程機械中有用到，但是用量很少，它有以下缺點：系統壓力較大，容易使潤滑脂離析．整個系統中任何一處堵塞，將會造成所有出油口不出油，所以對潤滑脂、周圍環境、出油口情況要求嚴格．

2.2.3雙線容積系統雙線容積系統是由集成潤滑泵、雙線分配器和管路附件組成(圖3)．潤滑脂在潤滑泵的推動下，經過換向閥切換，交替向雙線分配器供油，通過管路中油壓的變化推動分配器中的活塞向潤滑點注油．主管線末端裝壓力開關，來控制系統壓力．

1-集成潤滑泵; 2-主管線; 3-雙線分配器;4-分管線; 5-潤滑點; 6-壓力開關圖 3 雙線容積系統

雙線分配器(圖4)由定量注油器，壓力開關，分配體等組成．定量注油器具有兩個腔A和B，每個腔對應連接雙線容積系統的兩條管線．這些腔內充滿了定量的潤滑脂，當進行潤滑時，潤滑脂會被壓到相應的潤滑點內．[2]

圖 4 雙線分配器

雙線容積系統具有精確定量潤滑，低潤滑脂消耗，低壓設計不會導致油脂離析，同時它又有以下缺點：到一、二級分配器的管線較單線系統多，由于各分配器間為并聯結構，個別點的堵塞不會影響其它工作回路，帶來的結果是產生故障的分配器很可能長期沒有被察覺．這既是缺點，又是優點，系統不易癱瘓．也可以在每個點處增加壓力開關，以檢測各點的潤滑是否正常．

2.2.4多線阻尼系統多線阻尼系統由集成潤滑泵、管路附件等組成．潤滑脂在潤滑泵的推動下通過多條主管路被送至潤滑點，各潤滑點相對獨立(圖5)．此系統管線較多，各潤滑點的潤滑量不易精確控制．

1-集成潤滑泵; 2-主管線; 3-潤滑點圖 5 多線阻尼系統

2.3 抱罐車上集中潤滑系統選擇

由于各類潤滑系統均有優、缺點，綜合抱罐車上的各潤滑點分布分散，潤滑量不一等因素，目前抱罐車上主要運用的干油集中潤滑系統為單線遞進系統或雙線容積系統．

3 抱罐車集中潤滑系統設計

3.1 確定集中潤滑系統類別

中冶重機為國內設計制造抱罐車的專業廠家，本文選用其設計制作的BGC-110型抱罐車為例，以雙線容積式集中潤滑系統為參考，進行集中潤滑系統設計．無論使用哪個系統，對于單個潤滑點而言，其潤滑油量的需求是不變的．

3.2 確定需要集中潤滑的點數

根據需要列出抱罐車上需要潤滑的運動副，確定潤滑點數量．此處僅示意部分需納入集中潤滑的點(圖6)．

圖 6 抱罐車集中潤滑點

3.3 根據工況確定潤滑點的用油量

根據經驗，不同的工況，不同的運動副間的用油量是不同的．表1列出了不同潤滑副的用油量確定公式．

對于抱罐車而言，其集中潤滑的均為軸與軸套，為滑動軸承運動副．

表1 各運動副用油量

K1和K2分別為轉速和工況修正系數

3.4 根據各點用油量確定分配器規格和潤滑脂泵容積

根據各潤滑點所需的用油量，選擇不同規格的注油器(分配器)，計算整個集中潤滑系統需要的潤滑劑總量，選擇集中潤滑泵的容積，系統工作壓力，選擇最小流量，保證抱罐車上最遠的輸送距離．

3.5 選擇最佳的位置布置硬件

一般遵循的原則是：潤滑泵遠離后車架高溫源，遠離飛塵，并做適當防護．

3.6 驗證主管路的最佳長度

利用流阻試驗曲線確定管道內徑，管道內徑太大會使系統末端無潤滑脂流向潤滑點，管道內徑太大會使潤滑脂在管內停留的時間過長，甚至會出現油脂未達到潤滑點便出現老化現象．抱罐車上的主管線一般采用?10內徑的硬管，二級管線為?6內徑的軟管．

單線遞進系統主管線最大長度L單=P/r,雙線容積系統主管線最大長度

L雙=(P-5)/(r×1.2),

式中：L雙、L單為主管線長度,m;P為潤滑泵額定工作壓力,MPa;r為潤滑脂在每米管道內的流動阻力,MPa.

3.7 確定系統工作時間

一個滿循環所需要的工作時間

T=(Qc+Qd+Qe)/Qp

式中：Qc系統中全部雙線分配器控制活塞排出的潤滑脂量,cm3;Qd每個出油口排出的潤滑脂量總和,cm3;Qe主管路內潤滑脂壓縮量，一般取管內容量的1.5%，對軟管則取10%,cm3;Qe集中潤滑泵的給油量,cm3/min.

3.8 檢查潤滑脂在管內的停留時間

集中潤滑系統中，一般離泵近的潤滑點先得到潤滑脂，系統末端的潤滑點最后得到潤滑．在系統設計時，應考慮潤滑脂在管內的平均停留時間，一般抱罐車停留時間不超過3個月．主管路油脂管內停留時間

t=Q∑/(Qa×W)[1]

式中：t實際工作天數;Q∑系統中所有管內的總容量,cm3;Qd泵工作一個周期各潤滑點的出油量,cm/次;W每天工作次數,次/日.

4 潤滑脂的選擇

抱罐車干油集中潤滑系統中，常溫-25℃～80℃下一般用NLGI2號潤滑脂，極低溫度-45℃～-25℃時用NLGI4號潤滑脂．常溫中抱罐車用極壓鋰基潤滑脂為集中潤滑系統中的潤滑介質．

5 結束語

本文介紹了干油集中潤滑系統的分類、構成及優劣，系統的設計方法，闡述了干油集中潤滑系統在抱罐車上的運用．集中潤滑系統如能選配得當和正常使用，在抱罐車工作時能定時、定點、定量的給潤滑點潤滑，將使運動副間的磨損降至最低，節省潤滑脂、增加設備可用時間，節省人力和減輕勞動力、延長車輛使用時間，降低維修保養成本等．

[參考文獻]

[1] 成大先. 機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2010.

[2] 胡邦喜.設備潤滑基礎[M].北京：冶金工業出版社，2002.

[3] 王先會.車輛與船舶潤滑油脂技術[M].北京：中國石化出版社，2009.