工程机械自动润滑技术探究

工程机械自动润滑技术探究李占国（大庆钻探工程公司钻井四公司，吉林松原138000）。引言现阶段，传统人工润滑正在逐渐被工程机械自动润滑所取代，然而工程机械自动润滑仍然有一定不足。自动润滑系统处于极端恶劣环境中,导致其不稳定的工作状态，大大增加故障发生率，同时分配器油脂分配具有较低效率和较高成本。特别是大型机械的智能化程度较低，主要是因为多且分散的润滑点导致分配器具有冗长而复杂线路结构。为了改变这种情况，必须加强研究工程机械自动润滑技术，进而对系统结构进行简化和完善，促进智能性、精准性和可靠性的提高。1工程机械自动润滑技术的发展过程自动润滑技术的主流时代是21世纪，随着新型分配器智能性的不断提高，使其以温度和压力为依据，有效控制油脂量，同时具有多种功能，如查询故障、动态化监测、按需供油等，降低以往对经验分配的依赖度，大幅提高精准性。例如，以温度传感器为依据开展检测工作，减少数控机床中25%的油量，具有较好动态性，或借助CAN总线等技术交换数据，促进其可靠性的提升；奥特公司通过应用ALP1026润滑系统，极大改进三一重工的工程机械，减少分配器使用频率，促进效率提高。对于具有较多润滑点的工程机械而言，减少分配使用是一种普遍的技术手段。例如，将油泵替换为步进电机驱动干油阀，将智能分布式智能润滑系统设计出来，应用多点定量润滑泵替换分配器，或者应用自动多流量泵有效控制PLC［1］。2工程机械自动润滑系统分类及特点(1)双线式润滑系统。此系统工作原理是：首先润滑泵将油供给A主油管路，借助压力作用，分配器输送润滑剂到达润滑点。考虑有沿程阻力损失存在于管路中，各个分配器以距离润滑泵远近为依据实施相应动作，在最后一个分配器结束动作后，则有很大压差形成于A、B管路中，有信号从压差传感器中发出，换向阀开展工作，润滑泵将油供给B主油管路，依次反复循环，润滑系统持续向各个润滑点输送润滑剂。此系统具有较高压力、较多润滑点，一旦某个润滑点有堵塞情况出现，润滑系统和其他润滑点均不会受到影响，仍然可以正常运行,但是不能判断哪个润滑点出现故障问题。因此在冶金、矿山等大型机械设备中广泛应用双线式润滑系统［2］。(2)单线式润滑系统。一条主油管路和多个单线式分配器构成单线润滑系统，它具有简单原理，借助压力作用，各个分配器内逐一有润滑剂进入，通过分配器的分配实现润滑各个润滑点目的。润滑系统借助被安装于分配器上的压力传感器能够将压力信号采集出来，进而查看是否有故障存在于分配器上。单线式集中润滑系统具有简单结构、较低成本，然而润滑点数量影响润滑点压力，越多的润滑点越会增加润滑压力不稳定性。通常情况下，汽车、机床等小型设备润滑领域更适合应用单线式润滑系统。(3)递进式润滑系统。对于递进式润滑系统而言，借助多级分配器，其各个润滑点能够连接润滑泵，首先递进式分配器将润滑剂传输到下一级分配器，通过分配器润滑各个润滑点，润滑油脂三级分配是此系统最多可以实现的目标。此系统具有紧凑结构、较多润滑点、稳定压力、便于拓展，但是不够独立的各个分配器导致必须按次序供给润滑点油量，一旦在某个润滑点出现堵塞情况就会对后续工作开展与完成造成不利影响、增加系统内部压力，导致事故产生，因此有必要实时监测系统内部压力。通常情况下，对压力具有较高需求的场合更适用递进式润滑系统［3］。3工程机械自动润滑技术的设计与应用3.1润滑系统功能需求(1)自动润滑功能。长时间处于运行状态的工程机械，很容易磨损其关节点，通过定期将润滑油脂加入到关节点，有利于对其润滑状态进行改善。如果应用人工润滑方式，就要暂时停止工程机械，想要将润滑对工程机械工作的影响降至最低，润滑系统必须具备一边工作一边润滑工程机械各个关节的功能［4］。(2)检测故障功能。工程机械具有极为恶劣的工作环境，很容易造成润滑系统的故障，因此润滑系统需要具备检测故障能力，借助对润滑关键数据的采集与分析，精准判断润滑系统中出现的故障或问题,以及故障位置、种类等。(3)通信功能。数据交换是润滑系统必须具备的功能之一。润滑系统传输给上位机润滑关键数据，便于后续导出润滑数据，开展润滑系统测试工作；并且润滑系统必须能够对上位机发出的润滑指令进行接收和分析，进而将对应润滑指数设置出来，同时将润滑策略落实到位。(4)润滑策略。润滑系统根据已制定的润滑策略开展有序润滑工作。对于工程机械而言，不同任务的执行过程导致各个关节点的不同磨损情况，并且具有不相同的润滑需求，因此有必要设置多种润滑策略,为关节点保持良好润滑状态提供支持和帮助［5］。设计润滑系统方案控制器与上位机共同组成控制部分，其中负责执行操作的是控制器,通信和设置参数则是上位机职责。润滑泵将油供给执行部分，润滑泵将其分配到工程机械各个润滑点，压力传感器对压力数据进行测量，工作过程中电机将润滑机构带动起来。例如反铲液压挖掘机，磨损最严重的部分是铲斗、摇杆、连杆，之后依次是斗杆、动臂。因此选取的润滑点数量是12个，其中3个是动臂润滑点、润滑周期是12h,润滑计量是30mL；选择3个斗杆润滑点，润滑周期是6h,润滑计量是20mL；选择1个连杆润滑点，润滑周期是6h,润滑计量是20mL；选择2个摇杆润滑点，润滑周期是6h,润滑计量是20mL。由于工程机械工作环境比较恶劣，因此，应用锂基润滑脂，其具有较大稠度，较好密封性。选择电动柱塞泵作为润滑泵，促进工作压力的提高，为良好输出性能提供保障。改进多点润滑机构简化系统、将传统分配器替换出来，构成系统的部件有控制器、电机组件、分配组件。控制器可以转化角位移信号，使其成为电信号，在电机带动下，润滑分配组件中心将通道选择出来，实现分配润滑脂目的。组成润滑分配组件的机构有密封圈、分油块、压盖、旋转构件，有润滑孔道被设置在压盖中，并且有18个孔槽均匀分布在分油板上，促进密封通道的形成。在电机带动作用下，可以转动中心轴，为避免出现泄漏情况，将密封圈设置在轴套两端。半径为LImm的润滑通道可以有效控制电机和润滑泵，实现协同工作的目的。通过对此润滑点的设计，已经新增12个润滑点，其优势非常显著，如较快速度、较高频率、较小压力损失等［6］。电机与电源电路控制方案通常情况下，选择的电机需要具备较强优势，如较低故障发生率、较长寿命、控制精度高等。内部是涡轮蜗杆的电机，具有较大减速，同时可以对输出轴方向进行改变，拥有紧凑结构。设计电机的双向出轴，因为电机具有较低转速、较小冲击、良好轴对中性，所以电机一侧输出轴需要直接刚性连接多点润滑机构中轴，另一侧将磁钢安装在其输出轴上，配合磁传感器共同检测电机位置。考虑电机需要承载来自多点润滑机构旋转中心摩擦力矩，其具有较小摩擦力矩，因此，额定电机力矩可以对需求进行满足。与此同时，集成微控制器被应用于电机内部，它联合外部PWM（PulseWidthModulation,脉冲宽度调制）线和方向线能够对电机转速和转向进行控制，便于操作，具有较高集成度。因为尺寸结构等限制润滑系统，因此应用直流电机驱动电路，磁性编码器被应用于电机中，借助磁传感器使润滑系统装配得以简化。将24V车载蓄电池应用于电源中，借助智能高边开关芯片使润滑泵得以驱动，促进诊断智能性的提高。应用系统软件模块化思想被应用于软件设计中，具体模块包括主程序、润滑路径、电机驱动控制、解析数据等。发送数据、分析指令、设置参数的是CAN（ControllerAreaNetwork,控制器域网）总线系统。成功初始化主程序后，能够将环境变量读取出来，之后实施配置中断、中断开启操作，查看是否有故障存在，进而做出诊断故障或者继续操作的判断。磁传感器驱动程序被应用于直流电机驱动中，应用PID算法控制电机角位置。润滑策略通过对分层分离思想的应用，分开动作与策略，共有自动、手动、智能3种模式。如果有堵塞情况出现，压力传感器可以实施判断操作，例如设置3MPa压力值后，则“1”是故障状态对应位置字，进而停止记录工作。判断