工程機械自動潤滑技術(shù)探究

工程機械自動潤滑技術(shù)探究李占國（大慶鉆探工程公司鉆井四公司，吉林松原138000）。引言現(xiàn)階段，傳統(tǒng)人工潤滑正在逐漸被工程機械自動潤滑所取代，然而工程機械自動潤滑仍然有一定不足。自動潤滑系統(tǒng)處于極端惡劣環(huán)境中,導(dǎo)致其不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，大大增加故障發(fā)生率，同時分配器油脂分配具有較低效率和較高成本。特別是大型機械的智能化程度較低，主要是因為多且分散的潤滑點導(dǎo)致分配器具有冗長而復(fù)雜線路結(jié)構(gòu)。為了改變這種情況，必須加強研究工程機械自動潤滑技術(shù)，進而對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行簡化和完善，促進智能性、精準(zhǔn)性和可靠性的提高。1工程機械自動潤滑技術(shù)的發(fā)展過程自動潤滑技術(shù)的主流時代是21世紀(jì)，隨著新型分配器智能性的不斷提高，使其以溫度和壓力為依據(jù)，有效控制油脂量，同時具有多種功能，如查詢故障、動態(tài)化監(jiān)測、按需供油等，降低以往對經(jīng)驗分配的依賴度，大幅提高精準(zhǔn)性。例如，以溫度傳感器為依據(jù)開展檢測工作，減少數(shù)控機床中25%的油量，具有較好動態(tài)性，或借助CAN總線等技術(shù)交換數(shù)據(jù)，促進其可靠性的提升；奧特公司通過應(yīng)用ALP1026潤滑系統(tǒng)，極大改進三一重工的工程機械，減少分配器使用頻率，促進效率提高。對于具有較多潤滑點的工程機械而言，減少分配使用是一種普遍的技術(shù)手段。例如，將油泵替換為步進電機驅(qū)動干油閥，將智能分布式智能潤滑系統(tǒng)設(shè)計出來，應(yīng)用多點定量潤滑泵替換分配器，或者應(yīng)用自動多流量泵有效控制PLC［1］。2工程機械自動潤滑系統(tǒng)分類及特點(1)雙線式潤滑系統(tǒng)。此系統(tǒng)工作原理是：首先潤滑泵將油供給A主油管路，借助壓力作用，分配器輸送潤滑劑到達潤滑點?？紤]有沿程阻力損失存在于管路中，各個分配器以距離潤滑泵遠近為依據(jù)實施相應(yīng)動作，在最后一個分配器結(jié)束動作后，則有很大壓差形成于A、B管路中，有信號從壓差傳感器中發(fā)出，換向閥開展工作，潤滑泵將油供給B主油管路，依次反復(fù)循環(huán)，潤滑系統(tǒng)持續(xù)向各個潤滑點輸送潤滑劑。此系統(tǒng)具有較高壓力、較多潤滑點，一旦某個潤滑點有堵塞情況出現(xiàn)，潤滑系統(tǒng)和其他潤滑點均不會受到影響，仍然可以正常運行,但是不能判斷哪個潤滑點出現(xiàn)故障問題。因此在冶金、礦山等大型機械設(shè)備中廣泛應(yīng)用雙線式潤滑系統(tǒng)［2］。(2)單線式潤滑系統(tǒng)。一條主油管路和多個單線式分配器構(gòu)成單線潤滑系統(tǒng)，它具有簡單原理，借助壓力作用，各個分配器內(nèi)逐一有潤滑劑進入，通過分配器的分配實現(xiàn)潤滑各個潤滑點目的。潤滑系統(tǒng)借助被安裝于分配器上的壓力傳感器能夠?qū)毫π盘柌杉鰜?，進而查看是否有故障存在于分配器上。單線式集中潤滑系統(tǒng)具有簡單結(jié)構(gòu)、較低成本，然而潤滑點數(shù)量影響潤滑點壓力，越多的潤滑點越會增加潤滑壓力不穩(wěn)定性。通常情況下，汽車、機床等小型設(shè)備潤滑領(lǐng)域更適合應(yīng)用單線式潤滑系統(tǒng)。(3)遞進式潤滑系統(tǒng)。對于遞進式潤滑系統(tǒng)而言，借助多級分配器，其各個潤滑點能夠連接潤滑泵，首先遞進式分配器將潤滑劑傳輸?shù)较乱患壏峙淦?，通過分配器潤滑各個潤滑點，潤滑油脂三級分配是此系統(tǒng)最多可以實現(xiàn)的目標(biāo)。此系統(tǒng)具有緊湊結(jié)構(gòu)、較多潤滑點、穩(wěn)定壓力、便于拓展，但是不夠獨立的各個分配器導(dǎo)致必須按次序供給潤滑點油量，一旦在某個潤滑點出現(xiàn)堵塞情況就會對后續(xù)工作開展與完成造成不利影響、增加系統(tǒng)內(nèi)部壓力，導(dǎo)致事故產(chǎn)生，因此有必要實時監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部壓力。通常情況下，對壓力具有較高需求的場合更適用遞進式潤滑系統(tǒng)［3］。3工程機械自動潤滑技術(shù)的設(shè)計與應(yīng)用3.1潤滑系統(tǒng)功能需求(1)自動潤滑功能。長時間處于運行狀態(tài)的工程機械，很容易磨損其關(guān)節(jié)點，通過定期將潤滑油脂加入到關(guān)節(jié)點，有利于對其潤滑狀態(tài)進行改善。如果應(yīng)用人工潤滑方式，就要暫時停止工程機械，想要將潤滑對工程機械工作的影響降至最低，潤滑系統(tǒng)必須具備一邊工作一邊潤滑工程機械各個關(guān)節(jié)的功能［4］。(2)檢測故障功能。工程機械具有極為惡劣的工作環(huán)境，很容易造成潤滑系統(tǒng)的故障，因此潤滑系統(tǒng)需要具備檢測故障能力，借助對潤滑關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集與分析，精準(zhǔn)判斷潤滑系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障或問題,以及故障位置、種類等。(3)通信功能。數(shù)據(jù)交換是潤滑系統(tǒng)必須具備的功能之一。潤滑系統(tǒng)傳輸給上位機潤滑關(guān)鍵數(shù)據(jù)，便于后續(xù)導(dǎo)出潤滑數(shù)據(jù)，開展?jié)櫥到y(tǒng)測試工作；并且潤滑系統(tǒng)必須能夠?qū)ι衔粰C發(fā)出的潤滑指令進行接收和分析，進而將對應(yīng)潤滑指數(shù)設(shè)置出來，同時將潤滑策略落實到位。(4)潤滑策略。潤滑系統(tǒng)根據(jù)已制定的潤滑策略開展有序潤滑工作。對于工程機械而言，不同任務(wù)的執(zhí)行過程導(dǎo)致各個關(guān)節(jié)點的不同磨損情況，并且具有不相同的潤滑需求，因此有必要設(shè)置多種潤滑策略,為關(guān)節(jié)點保持良好潤滑狀態(tài)提供支持和幫助［5］。設(shè)計潤滑系統(tǒng)方案控制器與上位機共同組成控制部分，其中負責(zé)執(zhí)行操作的是控制器,通信和設(shè)置參數(shù)則是上位機職責(zé)。潤滑泵將油供給執(zhí)行部分，潤滑泵將其分配到工程機械各個潤滑點，壓力傳感器對壓力數(shù)據(jù)進行測量，工作過程中電機將潤滑機構(gòu)帶動起來。例如反鏟液壓挖掘機，磨損最嚴(yán)重的部分是鏟斗、搖桿、連桿，之后依次是斗桿、動臂。因此選取的潤滑點數(shù)量是12個，其中3個是動臂潤滑點、潤滑周期是12h,潤滑計量是30mL；選擇3個斗桿潤滑點，潤滑周期是6h,潤滑計量是20mL；選擇1個連桿潤滑點，潤滑周期是6h,潤滑計量是20mL；選擇2個搖桿潤滑點，潤滑周期是6h,潤滑計量是20mL。由于工程機械工作環(huán)境比較惡劣，因此，應(yīng)用鋰基潤滑脂，其具有較大稠度，較好密封性。選擇電動柱塞泵作為潤滑泵，促進工作壓力的提高，為良好輸出性能提供保障。改進多點潤滑機構(gòu)簡化系統(tǒng)、將傳統(tǒng)分配器替換出來，構(gòu)成系統(tǒng)的部件有控制器、電機組件、分配組件?？刂破骺梢赞D(zhuǎn)化角位移信號，使其成為電信號，在電機帶動下，潤滑分配組件中心將通道選擇出來，實現(xiàn)分配潤滑脂目的。組成潤滑分配組件的機構(gòu)有密封圈、分油塊、壓蓋、旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，有潤滑孔道被設(shè)置在壓蓋中，并且有18個孔槽均勻分布在分油板上，促進密封通道的形成。在電機帶動作用下，可以轉(zhuǎn)動中心軸，為避免出現(xiàn)泄漏情況，將密封圈設(shè)置在軸套兩端。半徑為LImm的潤滑通道可以有效控制電機和潤滑泵，實現(xiàn)協(xié)同工作的目的。通過對此潤滑點的設(shè)計，已經(jīng)新增12個潤滑點，其優(yōu)勢非常顯著，如較快速度、較高頻率、較小壓力損失等［6］。電機與電源電路控制方案通常情況下，選擇的電機需要具備較強優(yōu)勢，如較低故障發(fā)生率、較長壽命、控制精度高等。內(nèi)部是渦輪蝸桿的電機，具有較大減速，同時可以對輸出軸方向進行改變，擁有緊湊結(jié)構(gòu)。設(shè)計電機的雙向出軸，因為電機具有較低轉(zhuǎn)速、較小沖擊、良好軸對中性，所以電機一側(cè)輸出軸需要直接剛性連接多點潤滑機構(gòu)中軸，另一側(cè)將磁鋼安裝在其輸出軸上，配合磁傳感器共同檢測電機位置?？紤]電機需要承載來自多點潤滑機構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心摩擦力矩，其具有較小摩擦力矩，因此，額定電機力矩可以對需求進行滿足。與此同時，集成微控制器被應(yīng)用于電機內(nèi)部，它聯(lián)合外部PWM（PulseWidthModulation,脈沖寬度調(diào)制）線和方向線能夠?qū)﹄姍C轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向進行控制，便于操作，具有較高集成度。因為尺寸結(jié)構(gòu)等限制潤滑系統(tǒng)，因此應(yīng)用直流電機驅(qū)動電路，磁性編碼器被應(yīng)用于電機中，借助磁傳感器使?jié)櫥到y(tǒng)裝配得以簡化。將24V車載蓄電池應(yīng)用于電源中，借助智能高邊開關(guān)芯片使?jié)櫥玫靡则?qū)動，促進診斷智能性的提高。應(yīng)用系統(tǒng)軟件模塊化思想被應(yīng)用于軟件設(shè)計中，具體模塊包括主程序、潤滑路徑、電機驅(qū)動控制、解析數(shù)據(jù)等。發(fā)送數(shù)據(jù)、分析指令、設(shè)置參數(shù)的是CAN（ControllerAreaNetwork,控制器域網(wǎng)）總線系統(tǒng)。成功初始化主程序后，能夠?qū)h(huán)境變量讀取出來，之后實施配置中斷、中斷開啟操作，查看是否有故障存在，進而做出診斷故障或者繼續(xù)操作的判斷。磁傳感器驅(qū)動程序被應(yīng)用于直流電機驅(qū)動中，應(yīng)用PID算法控制電機角位置。潤滑策略通過對分層分離思想的應(yīng)用，分開動作與策略，共有自動、手動、智能3種模式。如果有堵塞情況出現(xiàn)，壓力傳感器可以實施判斷操作，例如設(shè)置3MPa壓力值后，則“1”是故障狀態(tài)對應(yīng)位置字，進而停止記錄工作。判斷