手持式电动润滑脂加注器的设计与计算

摘要：设计了一种手持式电动润滑脂加注器，对其关键结构进行了详细阐述，通过对该润滑脂加注器的注油压强和注油流量进行校核计算，确定了加注器减速电机的主要参数，可为同类型工具设计提供参考。

关键词：润滑脂;加注器;手持式;注油压强;注油流量

0 引言

润滑脂是一种稠厚的油脂状半固体，主要由矿物油（或合成润滑油）和稠化剂调制而成，具有性能稳定、负荷能力强、有效时间长、对恶劣环境不敏感等优点，被广泛应用于各类工程机械的润滑、密封等场合。用于机械的摩擦部分，起润滑和密封作用;用于金属表面，起填充空隙和防锈作用。润滑脂根据稠化剂可分为皂基脂和非皂基脂两类。皂基脂的稠化剂常用锂、钠、钙、铝、锌等金属皂，也用钾、钡、铅、锰等金属皂;非皂基脂的稠化剂用石墨、炭黑、石棉，还可用合成的稠化剂，如聚脲基、膨润土等。根据用途可分为通用润滑脂和专用润滑脂两种。在机械设备维护保养过程中，检查运动部件并及时添加润滑脂是最重要的内容之一。根据不同的场合，采用快速高效的润滑脂加注设备，对提高机械装备的维护保养效率具有重要意义。

目前应用比较广泛的润滑脂加注设备有两种：一种是大型润滑脂泵站，其以大流量、高效率为目标，采用大功率电机作为动力源，采用容积式油泵，同时配套软管、油枪及控制电路，应用于工厂、生产车间、大型维修车间等润滑脂使用量大的场合。另一种是手持按压式润滑脂加注器（图1），其以灵活便捷为目标，采用手动按压操作，应用于机械设备的局部维修及关键部位的日常保养，其存在的主要缺点有：需双手操作，且加注速度慢，影响工作效率;需打开加注器后盖手动装填润滑脂，易对润滑脂造成污染;开闭不易控制，润滑脂消耗量大。

笔者经过检索发现，在授权公告号为CN207246753U的中国专利中公开了一种润滑脂加注装置，包括分离式压缩泵、进气嘴、桶盖、吸管、管线和加注枪头，其特征在于：分离式压缩泵设置在桶盖上部与桶盖固定连接;吸管穿过桶盖固定在分离式压缩泵下端;桶盖下部内侧有圆形突起，桶盖外侧壁与圆形突起之间形成凹槽，凹槽内设置有橡胶垫;桶盖的外侧壁上还设置有至少1个紧固螺钉，所述紧固螺钉包括螺帽和螺杆，在螺杆的端头还设置有直径大于螺杆直径的橡胶固定头。可以看出，该专利使用了一种独立式压缩泵的方案，此方案结构比较复杂，往加注器中加注润滑脂需要卸下紧固螺钉，费时费力。

1 手持式电动润滑脂加注器的主要结构

本文设计了一种手持式电动润滑脂加注器，以解决传统手持式润滑脂加注枪使用过程中出现的问题。手持式电动润滑脂加注器主要由锂电池、握把、减速电机、油缸、活塞、螺杆、光杆、缸盖、加长管、喷油嘴等零部件构成，如图2所示。

螺杆与活塞采用了螺旋传动，可利用减速电机输出的较小力矩为活塞传递较大推力，从而实现较高的注油压强。活塞中心有一个螺纹孔与螺杆配合，有一个通孔与光杆配合。光杆起限制活塞旋转的作用，同时不影响活塞在缸体内运动。减速电机驱动螺杆旋转，带动活塞向左或者向右移动，进而实现吸入或者挤出润滑脂。

为防止活塞运动至螺杆两端时从螺杆脱离或卡死造成设备故障，设计了一种特殊的防卡死结构：在螺杆的两端，各设计有一段无螺纹的光杆，并加装弹簧，当活塞运动至螺杆顶端时，就脱离螺纹，进入光杆部分;当需要螺杆向另一方向旋转时，在弹簧的作用下，活塞自动回到螺纹上，从而使設备正常工作。

握把下部有蓄电池，用于为电机供电;握把中有控制开关，可根据手指按压力度大小调节电机转速，进而调节吸入或者挤出润滑脂的流量。控制开关上方设有转换开关按钮，可以改变电机转动方向，进而实现吸入或挤出润滑脂功能的转换。

前端设计有加长管和喷油嘴，可根据使用场合配置不同长度的加长管;注油嘴可在磨损或损坏后单独更换。

2 功能特点

该手持式电动润滑脂加注器全重约2.3 kg，单手持握，操作精准。控制开关可灵活调节减速电机转速，随时实现加注和关停，且加注速度可调节，达到了精确控制加注量的目的。油缸内润滑脂用完后，有两种重新装填方式：一种是拧下喷油嘴，将加长管插入油桶内，调节转换开关至装填档位，按压调速开关进行润滑脂装填：另一种是拧下油缸端盖，调节转换开关至装填档位，按压控制开关使活塞运动至图示最右端，即可直接将润滑脂装入油缸内，装满后拧上后端盖，完成装填。

3 校核计算

为完成润滑脂加注功能，润滑脂加注器必须具有一定的注油压强和流量。润滑脂加注泵站的注油压强一般为40～60 MPa，流量为5～20 cm3/s，甚至更高;手持式润滑脂加注器的注油压强一般在10 MPa以上，流量为6～10 cm3/s。为使手持式电动润滑脂加注器达到合适的注油压强及注油流量，需要设计合适的油缸直径，匹配合适的减速电机转速及扭矩并进行校核计算。

减速电机额定扭矩为M，输出转速为n，活塞移动速度为v，活塞面积为S（忽略光杆及螺杆截面积），螺杆螺距为x，润滑脂注油压强为P，流量为L，螺杆活塞的传动效率为a，则减速电机额定扭矩与润滑脂注油压强之间的关系为：

减速电机转速与润滑脂流量之间的关系为：

取减速电机额定扭矩M为20 Nm，输出转速n为1 r/min，活塞面积S为20 cm2，螺距x为3 mm，传动效率a为97%，计算得到润滑脂注油压强约20 MPa，流量为10 cm3/s，可较好地满足润滑脂加注需求。

上述计算结果表明，当选择合适的减速电机参数时，所设计的手持式电动润滑脂加注器满足使用要求。

4 结语

本文设计了一种新型手持式电动润滑脂加注器，详细阐述了其构成与功能特点，推导了减速电机额定扭矩与额定转速的校核公式，并对所设计的结构进行了减速电机选型计算。该手持式电动润滑脂加注器具有可单手操作、加注和停止操控灵活、加注流速灵活可控、灌装干净方便等特点，对提高机械设备的维护保养效率具有一定的促进作用。

[参考文献]

[1] 王备备.新型润滑脂泵送系统设计与性能研究[D].徐州：中国矿业大学，2015.

[2] 韩丽.前装机自动润滑系统的研究与应用[D].阜新：辽宁工程技术大学，2013.

[3] 任晓辰，吴韦岐.一种润滑脂加注装置：CN207246753U[P].2018-04-17.

[4] 单政强，吴罗凌，匡建惠.齿轮减速电机[J].电世界，2000（5）：11-12.

[5] 张强，吴云国，刘建中.WK-10A型挖掘机润滑脂加注方式的改进[J].工程机械与维修，2014（5）：146-147.

[6] 张峻，段燕玲，许国梅.新型抽油机黄油加注器[J].石油机械，2008（1）：40-41.

收稿日期：2020-07-20

作者简介：尹洪涛（1988—），男，河南周口人，助理工程师，研究方向：装备维修。