大型鋁擠壓機(jī)剪刀片自動潤滑裝置的設(shè)計

解文科

（太重（天津）濱海重型機(jī)械有限公司，天津 300457）

1 225MN 鋁合金擠壓機(jī)

225MN 鋁合金擠壓機(jī)是世界上已投產(chǎn)的最大的油傳動鋁合金擠壓機(jī)，采用世界先進(jìn)的技術(shù)和工藝，能夠滿足大截面、高精度鋁型材擠壓成型及自動化生產(chǎn)要求，主要適用于大型鋁合金型材、棒材及大型帶筋壁板等的擠壓加工生產(chǎn)[1]。225MN 鋁合金擠壓機(jī)最大擠壓力225MN，擠壓速度0.2～10 無級可調(diào)，擠壓制品最大外接圓直徑達(dá)1100mm，達(dá)到當(dāng)今世界先進(jìn)技術(shù)水平。

2 鋁合金擠壓機(jī)剪刀

鋁合金擠壓機(jī)一次擠壓結(jié)束之后，使用剪刀（也叫做“主剪”或“壓余分離剪”）將擠壓制品與壓余分離[2-3]，剪刀剪切壓余時受力復(fù)雜，既有擠壓，又有彎曲，同時還伴有摩擦，尤其是擠壓復(fù)雜型材制品時，主剪剪刃需與多孔模匹配完成剪切動作，如圖1 所示。

圖1 壓余剪切示意圖

該剪刀安裝在鋁合金擠壓機(jī)前梁上，如圖2 所示。

圖2 剪刀安裝位置示意圖

經(jīng)過剪刀剪切的壓余由于溫度較高，經(jīng)常粘連在剪刀片上，使廢料不易收集，影響鋁材成品率，而且剪刀片磨損加劇，影響剪刀片使用壽命。因此，剪刀片在剪切前需要涂抹潤滑劑，每次剪切完畢后需要再次涂抹潤滑劑。

傳統(tǒng)的潤滑方法是靠人工手動在剪刀片上涂抹潤滑劑，其缺點是：

①由于人為因素的介入，導(dǎo)致剪刀片表面潤滑劑涂抹不均勻，涂抹質(zhì)量不穩(wěn)定；

②人工涂抹潤滑劑，液體潤滑劑很容易在剪刀片上滴落，造成潤滑劑浪費和環(huán)境污染；

③由于擠壓機(jī)剪刀所處區(qū)域溫度非常高，使用人工涂抹潤滑劑時很容易受到高溫傷害，非常不安全[4-5]。

3 油氣潤滑

油氣潤滑，在學(xué)術(shù)界被稱為“氣液兩相流體冷卻潤滑技術(shù)”，其原理是：潤滑劑在壓縮空氣的作用下沿著管壁波浪形地向前移動，并與壓縮空氣分離的連續(xù)精細(xì)油滴流噴射到潤滑點[3]，如圖3 所示。

圖3 油氣潤滑原理圖

與傳統(tǒng)的潤滑方式相比較，油氣潤滑具有許多優(yōu)點：

①因為油氣潤滑中潤滑油沒有被霧化，只是以油滴的形式被壓縮空氣輸送到潤滑部位，所以油氣潤滑系統(tǒng)能輸送各種性能的潤滑油，不受潤滑油粘度的限制；

②油氣不是一體，所以油和氣可以通過調(diào)整油量及壓縮空氣量配成滿足各種潤滑點要求的比例；

③潤滑劑的消耗量非常少；

④油氣潤滑中，潤滑腔的壓力由壓縮空氣決定，而且是正壓，可以有效防止灰塵和其他污染物的侵入；

⑤向空氣中排放的僅僅是空氣，對環(huán)境沒有污染[6-7]。

4 鋁合金擠壓機(jī)剪刀片潤滑的油氣潤滑系統(tǒng)設(shè)計

4.1 潤滑系統(tǒng)原理圖

225MN 鋁合金擠壓機(jī)剪刀片油氣潤滑系統(tǒng)原理圖如圖4 所示。

圖4 鋁合金擠壓機(jī)剪刀片油氣潤滑系統(tǒng)原理圖

4.2 潤滑點需油量的計算

擠壓機(jī)一次擠壓完畢實施剪切，剪刀片需油量計算公式[8]為：

式中：T——油膜厚度，一般取0.1～0.2mm；

B——剪刀片寬度；

L——剪刀片長度；

225MN 鋁合金擠壓機(jī)剪刀片一側(cè)需油量為：

Q=TBL=0.01×70×70=49（mL）

取50mL。

上述公式只是經(jīng)驗計算方法，它提供的計算值僅作為基準(zhǔn)參考值，還需要在具體試驗中調(diào)整。

4.3 氣源

氣源為氣動系統(tǒng)提供滿足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣，它是氣動系統(tǒng)的一個重要組成部分，氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的主要要求有：具有一定的壓力和流量，并具有一定程度的潔凈程度[9-10]。

氣源裝置一般由三個部分組成：

①氣源發(fā)生裝置；

②凈化、儲存壓縮空氣的裝置和設(shè)備；

③傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)，一般壓縮空氣在廠區(qū)管路內(nèi)的流速為8～10m/s，用氣車間內(nèi)的流速為10～15m/s。225MN 鋁合金擠壓機(jī)剪刀片油氣潤滑系統(tǒng)所用氣源壓力為0.5MPa，管路通徑8mm，每個潤滑點的壓縮空氣耗氣量約為1.8m3/h。

4.4 氣動三聯(lián)件

氣動三聯(lián)件是分水過濾器、減壓閥、油霧器等三大件的無管化組合件。它的主要功能是使氣動系統(tǒng)獲得潔凈、壓力穩(wěn)定和帶霧狀潤滑油的壓縮空氣。氣動三聯(lián)件應(yīng)該安裝在用氣設(shè)備的近處。

Q3LJW-C8-F1 氣動三聯(lián)件性能參數(shù)如表1 所示。

表1 氣動三聯(lián)件性能參數(shù)

4.5 油箱

油箱容積計算：

式中：n—噴涂次數(shù)。

225MN 鋁合金擠壓機(jī)一個擠壓循環(huán)為30min，即一小時剪刀片潤滑兩次，一天24h 工作制，一周的潤滑劑消耗量為：

油箱容積取50L。

4.6 噴射閥

壓縮空氣和潤滑介質(zhì)分別接入噴射閥，并在噴嘴處混合。噴射閥性能參數(shù)如表2 和圖5 所示。

表2 噴射閥性能參數(shù)

4.7 潤滑劑

鋁合金擠壓機(jī)剪刀片潤滑劑為鋁合金脫模劑，是一種介于剪刀和制品之間的功能性物質(zhì)，其作用是：

①在高溫狀態(tài)下具有良好的潤滑性能，減少摩擦力（剪切力），使鋁合金制品易于脫離；

②防止鋁合金制品與剪刀粘連；

③對剪刀起降溫作用。

鋁合金擠壓機(jī)剪刀片潤滑劑一般采用水基脫模劑，因為它具有成本低，易揮發(fā)的特點[11]，并且易于配制。脫模劑必須采用干凈自來水稀釋，稀釋比例1：400～500 倍，搖晃或攪拌均勻即可使用。

4.8 注意事項

（1）禁止使用含有二硫化鉬添加劑的潤滑油，因為這種潤滑油中的二硫化鉬會停留在噴嘴內(nèi)孔處，從而阻塞噴嘴[12]。

（2）精確確定潤滑點的耗油量，降低油耗成本。

（3）壓縮空氣必須經(jīng)過過濾和除水干燥，提高被潤滑裝置的加工和裝配精度，保證防水性或其他介質(zhì)侵入。

（4）注意對供油管進(jìn)行保護(hù)。

5 小結(jié)

油氣潤滑技術(shù)在大型鋁合金擠壓機(jī)剪刀片潤滑系統(tǒng)中的應(yīng)用表明，潤滑效果良好，經(jīng)過兩年多的使用，保障了主機(jī)設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，收到了良好效果，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。油氣潤滑技術(shù)必將會在鋁擠壓生產(chǎn)設(shè)備中得到更廣泛的應(yīng)用。