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    智能無氣開式齒輪噴射潤滑系統研究與應用

    2021-05-14

    摘要:現有開式齒輪潤滑廣泛采用油霧潤滑技術,本文分析了油霧潤滑系統在實際應用的不足。 介紹了開式齒輪潤滑技術的新發展--無氣噴射潤滑。 重點介紹無氣噴射潤滑中需要使用的設備,智能無氣開式齒輪噴射潤滑裝置的工作原理和系統組成。 對比了無氣噴射潤滑系統優于其他潤滑方式的技術特點。、

           機械運轉就有摩擦,有摩擦就有磨損。 潤滑是降低摩擦,減少磨損的必要手段。 潤滑系統是保證機械設備得以高效,正常,長期運轉的基本手段,是機械運轉的命脈。 因此,世界各國都十分重視先進合理的潤滑技術研發工作。 而潤滑設備結合潤滑工藝,是實施潤滑技術,保證潤滑介質,完成摩擦潤滑工作的可靠保證。 随着工業技術的發展,重型礦山、冶金、建材、電廠等行業,對有開式齒輪設備的潤滑越來越重視。 為此,本文對現有開式齒輪有氣油霧潤滑技術進行了總結,并介紹了先進的智能無氣開式齒輪噴射潤滑裝置。 1 開式齒輪有氣油霧潤滑現有開式齒輪油霧潤滑的基本原理,是一條管路進油(脂),另一條管路進壓縮空氣,介質在分配器中混合,在空氣壓力作用下,通過噴嘴,介質形成霧狀,向前噴出。 這種油霧潤滑方式,稱為有氣油霧潤滑。 使用氣源壓力在 0.3~ 0.8MPa 之間,工作氣泵壓力比雖高,但噴射嘴較多,結構不合理,造成潤滑效果不理想。 如圖 1 所示。


    目前概況:

    ①有的潤滑設備不能使用開式齒輪潤滑油(脂),即達不到良好的潤滑效果。 

    ②有氣油霧潤滑工藝,介質飛濺,浪費能源,污染環境。 

    ③現在有氣油霧潤滑設備,無視頻監視系統,潤滑時不能直觀看到噴射界面,控制系統技術,不能說明噴

    射結果達到技術要求, 無法為檢修提供可靠依據。 

    ④管路多,分配器多,噴嘴多,每個噴嘴噴射面窄,工藝流程不合理,易堵塞,維修不方便,增加維修時間與費用,影響生産效率。根據現場調研, 結合開式齒輪潤滑背景技術,現有開式齒輪有氣油霧潤滑設備。 在實際工作中,存在介質三堵現象, 管路和分配器存在兩凝固現象,壓力低的問題。 一堵是加油(脂)帶進雜質;二堵是潤滑油(脂)含雜質;三堵是因間歇式潤滑,工藝流程不合理,工作環境惡劣,溫差大而造成設備某處堵塞。當噴射潤滑油(脂)粘度高于噴射技術要求時,容易造成兩凝固現象。 一是進油(脂)管路内凝固現象,二是分配器存油(脂)凝固現象,該現象由潤滑工藝所造成,原因有四點。 

    第一,潤滑工藝中,沒有考慮外界溫度的影響。 噴射間隙,外界溫度降低,介質粘度增加,易形成凝固現象,堵塞設備。 外界溫度超高,噴射間隙,介質易碳化結壁,堵塞管路。 這與選擇潤滑油(脂)的針入度、滴點、粘度、溫度和潤滑泵噴射工作壓力範圍有關。 

    第二,當智能監控系統發現管路堵塞時,沒有相應的措施,不能夠自動清除堵塞點,而繼續工作。 

    第三,分配器和電磁開關等有凝固現象的位置,沒有優化設計,容易發生堵塞現象。 

    第四,噴射開式齒輪潤滑(油)脂,對油溫範圍要求十分嚴格,噴射潤滑設備,若不能控制油溫,也會影響噴射效果。 

    2 無氣噴射潤滑設備的組成

    無氣噴射潤滑系統一般由無氣噴射泵,無氣噴槍與噴嘴及其控制系統組成。 無氣噴射潤滑工作原理示意圖見圖 2。



    無氣噴射潤滑的原理,為噴嘴射出的高速潤滑介質流被所遇空氣分子迅速擊裂散開,即由噴嘴前層堆狀流體到碎裂再到細化成顆粒。 圖 3 為潤滑劑無氣噴射原理[1](該顆粒尺寸與噴嘴口徑、介質添加劑顆粒直徑,介質溫度,介質顆粒分子遊離是否均勻, 系統壓力及流體粘度有關),随之濺射到需要潤滑的表面,并于其上形成均勻的潤滑油膜。 氣源空氣不與潤滑介質接觸,僅作為噴射泵的動力。 噴射泵依靠工作壓力将潤滑介質由半流體轉化到霧狀。 

    (VΛndaf Industries Ltd.) 無氣噴射潤滑系統“VΛndaf-S” 對中國石化潤滑油重慶分公司 7420-00 重負荷開式齒輪潤滑脂(動力粘度 400 Pa·s,-10℃、20 s-1)的噴射狀态:幅寬約 480 mm(距離約 450 mm時)、流量(1.2~1.6) l/min[2]。 

    2.1 無氣噴射潤滑與其他潤滑方式(如油氣潤滑)的比較

    1) 無氣噴射潤滑系統适于各種粘度的潤滑劑(甚至對不可想象的高粘度), 而油霧或油氣潤滑系統無法使用高粘度的潤滑劑(如潤滑脂)。

    2) 無氣噴射潤滑方式可将 50%~70%的潤滑劑有效噴射于潤滑表面上(非霧化);油霧潤滑的潤滑劑有效地凝集于潤滑表面上僅為 30%~50%,而其他大部飄散于環境中。 即無氣噴射潤滑顯著降低潤滑劑的使用量,同時又不污染環境、不危及人的健康。

    3)無氣噴射潤滑劑速度高、大力沖擊齒面,有利于将原廢脂、灰塵、磨損物沖離齒面,同時新的潤滑劑得以與新鮮齒面結合粘附,從而更有限發揮潤滑劑的潤滑效果。

    2.2 無氣噴射潤滑與有氣潤滑方式(包括油氣潤滑)的比較

    1)噴射潤滑劑中無空氣、即無水(不結冰)及其它污染物, 保證了潤滑油品的清潔及物理與化學性能、提高了它的使用壽命。

    2)無氣噴射潤滑劑形狀各異,噴嘴不同,噴射幅寬 100~600 mm 及其更寬圖 5 (b),噴射角可達 30°~65,噴嘴易更換,潤滑劑噴射無重疊。 即潤滑膜厚度均勻。

    3)系統管線少,則投入成本低并易于維修、可靠性高。

    2.3 幹油(潤滑脂)噴射與稀油噴射的比較

    幹油密度大、不易飛散,故使更多的潤滑脂提供給了被潤滑的表面(即浪費極少),因而減小了運行成本。 總之,無氣噴射潤滑系統—特别是幹油噴射系統, 能夠為開式齒輪及鍊傳動等提供穩定的、低成本與低污染的潤滑。 

    3 氣助式無氣噴射潤滑技術

    無氣噴射的幅邊兩側往往存在着 尾狀流态(Pattern Tails),解決的方法可依靠“氣助”技術(AirAssisted Airless Spray Lubrication Technology)、即 對無氣噴射槍引進輔助壓縮空氣作用于噴射嘴出口以消除尾流(圖 6)[1]。 

    氣助式無氣噴射潤滑系統還具有這些特點:①噴射系統壓力低 (由此帶來的另一好處是降低了系統的機械磨損);②潤滑劑通過噴嘴高速釋放、結果是快速覆蓋于潤滑表面上。 但其操作複雜。 

    4 智能無氣噴射潤滑系統

    4.1 技術方案

    智能無氣開式齒輪噴射潤滑系統①的技術方案如下:它包括氣泵、油箱、進油管、出油管、噴射泵、控制箱和噴嘴。 其特征在于:由多功能電(動)磁閥、支架和噴嘴、組成噴射闆,多功能電(動)磁閥、工作性能可清除閥體内殘油 (脂), 可解決凝固現象問題。 氣泵通過管路連接在多位多通電磁閥上,多位多通電磁閥通過管路連接到與油箱相通的噴射泵上, 噴射泵出油管分别連接噴射泵和多功能電磁閥,回油管分别連接油箱和多功能電(動)磁閥,多功能電磁閥還與安裝在噴嘴支架上的噴嘴連接,在噴油嘴上方安裝視頻頭,加油泵通過加油泵氣管連接油箱和多位多通電磁(動)閥,視頻頭和工業計算機通過視頻采集線連接,工業計算機内插有視頻采集卡。 噴射視頻采集,可根據需要聯接到主控室,可用觸摸屏操作。 控制系統也可用觸摸屏與顯示器連用(帶錄像機),也可實現現場監視、操作,控制等功能。 油箱内溫度傳感器連接工業計算機,油箱内安裝加熱器。 噴嘴安裝在噴嘴支架上的方向調節裝置上。 在油箱内安裝有油位傳感器,它與工業計算機連接。 油箱内安裝的加熱器是電加熱器或蒸氣加熱器。

    4.2 無氣噴射泵

    本公司生産的無氣噴塗機,略加改進,可做無氣噴射泵。 整套的無氣噴射泵,裝有空氣過濾器,壓力調節器,壓力表,介質過濾器,自循環管路,噴嘴,噴槍,油管等。 噴嘴還能旋轉 180°,有倒吹功能,噴嘴可控噴射寬度、形狀及流量。 還有多種壓力比,不同的無氣噴射泵,高壓力可達 40MPa 以上。 并有多種不同形式,不同型号的噴嘴。 隻要選型得當,一個噴嘴噴射寬度,基本滿足我國現有開式齒輪的潤滑需求。

    4.3 此潤滑系統技術特點

    1)通過工業攝像頭攝像,視頻卡采集,在電腦中可清晰看到實時噴射效果,此圖像可儲存和倒放查看,為潤滑齒輪檢修留有可靠依據。 同時也減輕了勞動強度,提高工作安全可靠性。




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