利用紅外線傳感器的導板溫度檢測方式

孫長明

摘 要：十字頭導板部裝是將曲軸的轉動動力轉化為直線往復運動的重要部件，對十字頭與導板溫度的監控對于設備運轉狀態監測以及設備保護具有重要的作用，在本文中，針對過去導板測溫方式存在的不足，提出了一種新的導板溫度檢測方式，通過紅外傳感器對導板溫度進行實時檢測。

關鍵詞：紅外線；導板；溫度檢測

1. 前言

在往復運動機械系統中，工作部件的往復直線運動通常是通過曲軸將原動機的旋轉運動轉化為工作部件的往復直線運動，進而通過工作部件對外做功，尤其是在水平設計的往復運動的機械中，最為常見的設計形式為十字頭——導板結構設計，即通過水平放置的導板承載十字頭壓力，并支撐十字頭在其上方做滑動運動，進而為十字頭提供導向與支撐作用，在此種設計中，十字頭與導板之間直接進行滑動接觸，輔以潤滑油進行冷卻潤滑，以達到對于接觸面的機械保護目的。

在此類機械結構中，十字頭與導板間為直接滑動接觸，當十字頭自重較大時，將導致接觸面承受較大壓力，另一方面，在曲軸旋轉的徑向方向做功過程中，其推力的縱向分量作用于十字頭——導板接觸面，與十字頭重力疊加，增大了導板接觸面的壓力，根據動摩擦力與正壓力成正比例原理，此時十字頭與導板間具有很大的動摩擦力，進而導致在機械運轉中造成接觸面溫度升高，當此溫度升高速度大于潤滑油自然冷卻速度時，則會造成導板溫度高于導板材料耐受溫度，導致導板損壞，因此，目前需要一種能夠全面檢測導板溫度的方法，使其能夠檢測導板各位置的溫度情況。

以往的十字頭——導板工作組合中，其潤滑降溫方式如下：通過潤滑油泵將潤滑油輸送至十字頭上方，同時，受重力作用，潤滑油從十字頭上方流下至十字頭與導板接觸面，起到潤滑降溫作用，多余的潤滑油順著回油孔等途徑流回潤滑油箱，實現潤滑油的循環流動。

2. 傳統導板溫度檢測方式

在以往的技術中，對導板溫度的溫度的檢測主要采用以下兩種方式：

第一種方式是通過接觸式的溫度檢測部件，直接安裝于導板上，對導板溫度進行檢測，此種檢測方式僅能夠檢測導板單一位置溫度，無法普遍的檢測導板較大面積的溫度情況，同時，為了安裝該溫度檢測部件，需在導板上進行開孔等加工，破壞了導板的機械結構，降低了導板的機械強度。

第二種方式是通過對潤滑油溫度的檢測，進而間接的體現導板溫度，此種方式能夠綜合評價導板溫度情況，但無法具體描述導板實際溫度分布，同時，當采用單一潤滑體系對多個滑動部件進行冷卻潤滑時，僅僅檢測潤滑油的溫度則無法準確表達具體哪一部件溫度處于何種情況。

3. 基于紅外線傳感器的溫度檢測方式

針對上述兩種溫度檢測方式的弊端，通過對導板溫度的檢測方式進行設計，提出了一種新的導板溫度檢測與降溫方式。現有一種能夠準確檢測導板溫度，并能夠檢測導板各位置溫度的方式，該方式由以下部分構成：

1. 十字頭；

2. 導板；

3. 紅外溫度傳感器；

4. PLC；

5. 有源隔離器。

其機械安裝結構如圖：

如圖為一十字頭——導板工作組合，其中，右側為十字頭的推進方向，通常，將十字頭沿著圖中由左至右方向的運動稱為十字頭推進行程，將十字頭沿著圖中由右至左方向的運動稱為十字頭返程。

可以從圖中看出，通過將紅外溫度傳感器安裝于十字頭推進行程側，將紅外溫度傳感器方向朝向導板被檢測位置。

當十字頭在導板上做往復滑動運動時，十字頭帶動紅外溫度傳感器一同進行往復運動，進而對導板上多個位置溫度進行往復掃描，實現了采用單一溫度檢測裝置對導板溫度進行全面檢測的目的。

當潤滑油泵工作時，導板上方將積聚一定厚度的潤滑油膜，該潤滑油膜如厚度過大，將影響紅外溫度傳感器的檢測精度，進而造成對導板溫度的誤判，在實際使用中可以發現，當十字頭處于推進行程時，十字頭后端導板油膜較薄，當十字頭處于返程時，十字頭前端導板油膜較薄。

針對上述現象，由于紅外溫度傳感器位于十字頭推進形成側，因此，紅外溫度傳感器掃描過程應發生于在十字頭返程期間，當十字頭位于導板最前方時，開始對導板溫度進行檢測，同時，隨著十字頭返程過程，帶動紅外溫度傳感器對十字頭所經過的導板進行溫度檢測，進而檢測導板溫度分布情況。

4. 結論

本文描述了一種利用紅外線對十字頭導板進行溫度檢測的裝置，并針對十字頭運動的特點，對溫度檢測時間進行分析，在實際應用中，可以通過控制PLC或計算機進行編程實現該檢測方式。

（作者單位：中國有色（沈陽）泵業有限公司，遼寧 沈陽 110144）