大齿轮喷射润滑装置的开发

王殿明 侯万雍

摘要：开式大齿轮在电厂、矿上等设备中广泛存在，其润滑方式经历了人工润滑、气液混合润滑的过程，但是存在自动化程度低、故障率高的缺点。本文开发了通过PLC和触摸屏控制的液压式智能润滑设备。该设备采用液压方式喷射润滑油，具有参数可调、故障率低、润滑效果在线监测、故障报警等优点。

前言

球磨机是选矿厂、电厂的大型关键生产设备，在使用过程中，其动力传动的大齿轮润滑是非常重要的。德国Wollhofen等的调查发现，开式齿轮传动装置损坏原因中有18.2%是由于过渡磨损甚至胶合引起的[1]。良好充分的润滑能减少齿面的磨损，增加球磨机转动的平稳性，降低噪音，提高齿轮及其动力传动相关联的传动机构等设施的使用寿命。大齿轮润滑系统对于球磨机的正常运行至关重要，直接影响到球磨机的安全运行[2]。

1、控制系统总体设计

为了保证系统安全、稳定的运行，装置采用和利时PLC作为控制器，控制润滑过程。其控制系统组成如图1所示。

喷射装置中触摸屏（HMI）通过RS485端口与控制器（PLC）实现数据和指令传送。触摸屏功能包括显示流量、压力、温度、工作时间、报警时间、工作状态等参数，设定喷射时间、加热温度、密码保護等。

控制器采用和利时LM3109，主要功能是根据工作流程实现准确控制。包括启停油泵电机、触发相关报警，接收触摸屏信息、流量数据、温度值等，以及与监控中心进行通信。

电机采用三相异步电机，当PLC发出喷油指令时，电机带动油泵工作，实现喷射润滑功能。电加热作用是为油箱和喷油管路加热，达到降低润滑油粘度的目的。流速传感器是检测润滑油喷射的流量，同时输出脉冲信号到PLC。

2 硬件部分设计

2.1流速测量传感器的设计

根据之前分析，为了保证大齿面油膜的厚度，需要在间隔时间喷射一定量的润滑油。一般大齿轮距离喷嘴距离约为20-30CM，因此油管压力保持在5-7Mp即可，喷射时间则根据齿轮转速和宽度确定。为了保证喷射润滑油喷射量，设计了专用流量模块进行准确测量。

图2为测量流速装置。旋转杆四周安装2对电磁铁，固定外壳两侧为串联连接的2个线圈。当润滑油流动时，磁铁随着旋转杆一起转动。根据麦克斯韦电磁感应定律，旋转杆每个旋转周期产生一个峰值10mV的近似正弦信号。

图3中，转速线圈两端分别连接运算放大器输入端。当其旋转时，将产生mv级交流信号，运算放大器对其进行放大，输出0-12V的脉冲信号。

放大倍数确定：

2.2 加热系统设计

加热控制主要包括油管和油箱两部分，采用典型的闭环控制方式。设定值在触摸屏中进行设置，返回值通过变送器输出4-20mA电流到PLC模拟量模块。

3.软件部分设计

3.1触摸屏界面设计

触摸屏作为人机交互界面，主要功能是实现参数设定、现场设备状态显示、喷油计量等功能。参数设定主要包括：喷油时间（秒）、喷油间隔（分）、管路温度（℃）、油箱温度（℃）、喷油效果监测。触摸屏主界面如下图所示。

3.2控制器（PLC）程序设计

图6是喷油润滑装置控制流程，当设备第一次通电时，先加热润滑油，目的是使润滑油粘度降低，当达到设定温度时，启动液压泵，喷射润滑油。

4 结论

该喷射润滑装置已经在潍坊等地得到广泛应用，实践证明该装置具有较高的市场价值，完全满足了客户的需求。

参考文献：

[1]刘红，万升龙，李松洮.M220重负荷开式齿轮油的研制[J].润滑油，1999，14（6）：14-18.

[2]李海洋，曾照林.PLC在球磨大齿轮喷油雾系统中的应用[J].有色矿冶，2014，30（2）.

[3]陈冠国.弹性流体动力润滑在工程机械齿轮传动设计中的应用[J].液压液力，1990（6），26-31.

[4]罗英美，张明弘.球磨机大齿轮润滑分析[J]，矿山机械，2002.01.

作者简介：王殿明（1983-），男，辽宁辽阳人，沈阳工程学院新能源分院，讲师，硕士。