大齒輪噴射潤滑裝置的開發

王殿明 侯萬雍

摘要：開式大齒輪在電廠、礦上等設備中廣泛存在，其潤滑方式經歷了人工潤滑、氣液混合潤滑的過程，但是存在自動化程度低、故障率高的缺點。本文開發了通過PLC和觸摸屏控制的液壓式智能潤滑設備。該設備采用液壓方式噴射潤滑油，具有參數可調、故障率低、潤滑效果在線監測、故障報警等優點。

前言

球磨機是選礦廠、電廠的大型關鍵生產設備，在使用過程中，其動力傳動的大齒輪潤滑是非常重要的。德國Wollhofen等的調查發現，開式齒輪傳動裝置損壞原因中有18.2%是由于過渡磨損甚至膠合引起的[1]。良好充分的潤滑能減少齒面的磨損，增加球磨機轉動的平穩性，降低噪音，提高齒輪及其動力傳動相關聯的傳動機構等設施的使用壽命。大齒輪潤滑系統對于球磨機的正常運行至關重要，直接影響到球磨機的安全運行[2]。

1、控制系統總體設計

為了保證系統安全、穩定的運行，裝置采用和利時PLC作為控制器，控制潤滑過程。其控制系統組成如圖1所示。

噴射裝置中觸摸屏（HMI）通過RS485端口與控制器（PLC）實現數據和指令傳送。觸摸屏功能包括顯示流量、壓力、溫度、工作時間、報警時間、工作狀態等參數，設定噴射時間、加熱溫度、密碼保護等。

控制器采用和利時LM3109，主要功能是根據工作流程實現準確控制。包括啟停油泵電機、觸發相關報警，接收觸摸屏信息、流量數據、溫度值等，以及與監控中心進行通信。

電機采用三相異步電機，當PLC發出噴油指令時，電機帶動油泵工作，實現噴射潤滑功能。電加熱作用是為油箱和噴油管路加熱，達到降低潤滑油粘度的目的。流速傳感器是檢測潤滑油噴射的流量，同時輸出脈沖信號到PLC。

2 硬件部分設計

2.1流速測量傳感器的設計

根據之前分析，為了保證大齒面油膜的厚度，需要在間隔時間噴射一定量的潤滑油。一般大齒輪距離噴嘴距離約為20-30CM，因此油管壓力保持在5-7Mp即可，噴射時間則根據齒輪轉速和寬度確定。為了保證噴射潤滑油噴射量，設計了專用流量模塊進行準確測量。

圖2為測量流速裝置。旋轉桿四周安裝2對電磁鐵，固定外殼兩側為串聯連接的2個線圈。當潤滑油流動時，磁鐵隨著旋轉桿一起轉動。根據麥克斯韋電磁感應定律，旋轉桿每個旋轉周期產生一個峰值10mV的近似正弦信號。

圖3中，轉速線圈兩端分別連接運算放大器輸入端。當其旋轉時，將產生mv級交流信號，運算放大器對其進行放大，輸出0-12V的脈沖信號。

放大倍數確定：

2.2 加熱系統設計

加熱控制主要包括油管和油箱兩部分，采用典型的閉環控制方式。設定值在觸摸屏中進行設置，返回值通過變送器輸出4-20mA電流到PLC模擬量模塊。

3.軟件部分設計

3.1觸摸屏界面設計

觸摸屏作為人機交互界面，主要功能是實現參數設定、現場設備狀態顯示、噴油計量等功能。參數設定主要包括：噴油時間（秒）、噴油間隔（分）、管路溫度（℃）、油箱溫度（℃）、噴油效果監測。觸摸屏主界面如下圖所示。

3.2控制器（PLC）程序設計

圖6是噴油潤滑裝置控制流程，當設備第一次通電時，先加熱潤滑油，目的是使潤滑油粘度降低，當達到設定溫度時，啟動液壓泵，噴射潤滑油。

4 結論

該噴射潤滑裝置已經在濰坊等地得到廣泛應用，實踐證明該裝置具有較高的市場價值，完全滿足了客戶的需求。

參考文獻：

[1]劉紅，萬升龍，李松洮.M220重負荷開式齒輪油的研制[J].潤滑油，1999，14（6）：14-18.

[2]李海洋，曾照林.PLC在球磨大齒輪噴油霧系統中的應用[J].有色礦冶，2014，30（2）.

[3]陳冠國.彈性流體動力潤滑在工程機械齒輪傳動設計中的應用[J].液壓液力，1990（6），26-31.

[4]羅英美，張明弘.球磨機大齒輪潤滑分析[J]，礦山機械，2002.01.

作者簡介：王殿明（1983-），男，遼寧遼陽人，沈陽工程學院新能源分院，講師，碩士。