集中润滑系统在冲压设备中的应用

一、前言

冲压设备工作工况恶劣、振动大且负载大，所以需要对各摩擦副进行良好的润滑让其保持恒定的润滑油膜。传统的润滑方式采用手动加油枪加注润滑脂，很容易造成人为因素导致润滑脂过量或不够，亦或者设备摩擦副润滑点隐蔽而漏加注润滑脂，从而加重摩擦副温升提高，损耗加大、表面磨损加快。集中润滑系统是指把设备上分散的润滑点集中由一个润滑油泵来实现的润滑方式，在设备PLC的控制下，可以实现定时、定量的向设备润滑点加注清洁的润滑脂。此方式具有压力高、使用润滑油脂范围广、配套分配器给油精确、节省油脂和避免浪费等优点，保证设备各个润滑点有效润滑，降低设备故障率，提高效率和机械的使用寿命，减轻了设备维护人员的劳动强度。以轴承的润滑为例，集中润滑系统使轴承内始终保持润滑油膜，而传统手动润滑则时有时无，集中润滑较手动润滑提高轴承寿命5倍，节省油脂70%，集中润滑和手动润滑的油脂量和润滑时间比较如图1所示。

图1 油脂量和润滑时间比较

二、递进式集中润滑系统

集中润滑系统分为抵抗式集中润滑系统、容积式集中润滑系统、递进式集中润滑系统、油雾集中润滑系统和油气集中润滑系统，本文只针对冲压设备采用递进式集中润滑系统进行研究。

递进式集中润滑系统（见图2）主要由油脂滤油器、润滑油泵、润滑油泵、递进式分配器、控制系统和检测开关组成。油脂滤油器：过滤油脂确保加入油箱里的油品清洁；润滑油泵：为整个润滑系统提供润滑油脂；递进式分配器：根据各润滑点的需油量进行合理的分配；控制系统：主要控制润滑油泵的工作和待机时间；检测开关：管路附件等部件组成。

图2 递进式集中润滑系统

1.控制系统 2.电动润滑油脂泵 3.管路 4.递进式分配器5.检测开关 6.快插接头 7.油脂滤油器

1.油脂滤油器

油脂滤油器结构如图3所示。通过快速加油嘴，油脂进入滤油器腔体，流过过滤网，把一定大小的杂质过滤掉，清洁的油脂被送入润滑油泵油箱内，快速加油嘴具有单向作用，防止润滑油脂逆流。

图3 油脂滤油器

1.滤芯 2.加油嘴 3.进口 4.出口

2.润滑油泵

典型的润滑油泵工作原理如图4所示。润滑油泵是柱塞泵，属于容积泵，采用经典的曲柄摇杆机构。当减速电动机得电旋转时带动偏心轮运动，从而带动柱塞杆进行往复运动，实现吸油与排油的过程。排油处设有单向阀防止油脂被吸回。油箱内采用压油盘结构，真空吸油，同时避免油箱内壁残留润滑油脂。润滑油泵出厂设定额定压力为10MPa。

图4 典型的润滑油泵工作原理

1.柱塞组件 2.连接片 3.偏心轮 4.减速电动机 5.单向阀

3.递进式分配器

递进式分配器采用液压递进原理按顺序的对油液进行分配至所需润滑点，在整个运行过程中递进式分配器的任何一个出油口不能堵塞，若发生堵塞后分配器装配的行程开关无动作就会反馈至设备PLC系统上，可及时发现故障。一组典型的递进式分配器由首片、中间片、尾片通过内六角圆柱头螺丝和六角螺母装配起来，各分配器块之间采用高压耐油石棉板进行密封。递进式分配器每口的出油量取决于柱塞杆的大小及柱塞杆在递进式分配器阀块内的行程。递进式分配器工作原理如图5所示。

图5 递进式分配器工作原理

4.控制系统

控制系统主要是通过主机PLC系统对集中润滑系统的润滑周期进行控制，工作时间和待机时间可以根据冲床使用次数情况进行调节设定（见图6）。

图6 控制系统调节设定

三、集中润滑系统的设计

润滑系统的一般设计步骤：需油量的计算、供油方式的选择、分配器的选用、润滑油泵的选用、检测及保护元件选择和配管设计选择。推荐采用下表的经验公式，计算润滑点需油量。用于油脂润滑，表中油量Q单位为mL/4h，直径、长度、宽度单位均为为cm。系数K为倍数值，与运动速度有关，可查图7得知。关于油量的计算没有绝对准确的计算公式，与摩擦面的材料、表面的平滑程度、运转条件、润滑剂的种类和密封状态等相关，这里提供的是基本计算式，最终还要根据润滑点的各项条件，调整计算的油量值。

图7 倍率速度表

经验公式表

1.润滑点数量确认

根据具体冲床类型，合理确定润滑点数量。需要注意的是，某些运动幅度很大、旋转运动的部件或者对润滑剂有特殊要求的部分不适宜采用集中润滑系统的方式进行润滑。一般来说冲压设备采用集中润滑方式进行供油的点大约在10个左右，分别为曲轴前轴承1点、曲轴后支承1点、曲轴中档1点、后导轨2点和前/侧导轨左右4点。

2.递进式分配器的选用和计算

1）按润滑点数量、位置、集结状况将系统分为若干个润滑点群。

2）按上表计算各润滑点的需油量A1、A2……An（mL/h）。

3）以需油量最少的润滑点（A1）定为油量比基数1，求出其他各润滑点需油量相对A1的比值。

4）将A1选用递进式分配器中供油量较小规格的分配器片V1，其他润滑点按油量比选择相应比例的分配器片规格Vn。

5）单位时间所需循环供油次数：Na=A1/V1（CY/h）；片组每循环需油量：Va=V1+V2+V3……+Vn（ml/CY）；片组单位时间需油量：Qa=VaNa（mL/h）。

3.油脂润滑泵选用和计算

1）泵流量

式中 Va——片组每循环需油量，单位为mL/CY；

N——片组实际循环频率动作次数，单位为CY/min。

2）分配器最高频率动作次数Nmax=200CY/min，对稀油润滑，推荐取40～120CY/min；对油脂润滑，推荐取20～80CY/min。

3）循环指示器，限位开关：最高频率动作次数不宜超过60CY/min；接近开关：最高频率动作次数不宜超过120CY/min。

4）润滑泵（见图8）的公称压力计算

图8 润滑系统示意

式中 P——油泵工作压力，单位为MPa；

P1——系统所需压力，单位为MPa；

a——主油管压力损失（查表1）（MPa）；

c——递进式分配器动作所需压力（起动压力），油脂所需压力1.5MPa，稀油所需压力为1.0MPa；

e——给油负荷，一般在1MPa以下。

5）油泵工作时间T1和待机时间T2

油泵在每小时内总供油时间

式中 Qc——片组总实际需油量，单位为mL/h；

Qo——油泵流量，单位为mL/min。

油泵在每小时内总停机时间T2=6 0－T1/6 0（min），为提高润滑效果，一般可在每小时内设置两个以上工作循环，即将总供油时间T1分成两次以上供油时间段，油泵每次运行时间不宜小于5s。上述计算为理论值，具体应在调试过程中予以适当调整。

四、集中润滑系统故障检测及维修

1.油泵加油比较费力的解决方案

1）确认使用的油脂是否符合要求（推荐25℃以上，最高使用牌号为1#锂基脂，25℃以下，最高使用牌号为0#锂基脂）。

2）拆开油泵进油口前端滤油器，去除滤网，将滤网放入干净的煤油中进行清洗干净后，再按原样装回。

2.油泵不出油或无压力的解决方案

1）拧下油泵出油口接头，用手堵住出油口，感觉是否有一呼一吸的动作，如有则单向阀问题，拆开单向阀螺丝，依次取出内部零件进行清洗，腔体内用气枪吹干净或用干净的纱布进行清理，然后再安装原样装回。

2）如无一吸一呼的动作，则调压阀问题，依次取出内部零件进行清洗，腔体内用气枪吹干净或用干净的纱布进行清理，然后再安装原样装回，接入电源及压力表，测试油泵压力，顺时针旋转调压阀螺丝，观察压力是否上升，如果能上升，说明是单向阀处杂质导致失效，且已解决。

3.油泵用油很快的解决方案

观察各管路连接处和润滑点，如发现某点油脂堆积，说明该处渗漏，应立即拧紧管接头。

4.递进式分配器不出油的解决方案

1）检测油泵是否出油及有压力，按照油泵不出油或无压力的解决方案进行排查。

2）检查主管路是否正常。

3）分配器内部柱塞副卡死，这种情况需要返还公司专业人员进行维修及测试。

五、结语

通过对集中润滑系统的阐述，可以了解到集中润滑在实际工况中能起到明显的效果，减少由润滑不到位导致的设备停机，减少由此带来的损失，同时也大大提高了工人的工作效率，降低劳动强度，总之，集中润滑系统对提高设备的使用寿命及性能具有重要作用。