李正爽，王 旭，韋爾寶

（濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南250022）

0 前言

曲柄壓力機(jī)主傳動系統(tǒng)的潤滑方式主要通過稀油自動循環(huán)潤滑實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件為遞進(jìn)式分配器（亦稱作分油器），由一定數(shù)量的分油器組成的一個潤滑組件稱作分油器組，而每個分油器組每分鐘的潤滑次數(shù)以及由此所產(chǎn)生的油量有著嚴(yán)格的規(guī)定。出現(xiàn)問題的這條生產(chǎn)線使用的分油器均為自行研制，其特點(diǎn)是分油器為片式結(jié)構(gòu)，流量調(diào)節(jié)通過節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)，問題是在使用過程中分油器潤滑次數(shù)不穩(wěn)定。

1 稀油自動循環(huán)潤滑系統(tǒng)的流量控制要求

曲柄壓力機(jī)的潤滑系統(tǒng)采用的是稀油自動循環(huán)潤滑，泵站一般經(jīng)由一個齒輪泵向整個系統(tǒng)提供潤滑油，由于每個分油器組的油量需求各不相同，因此從泵站泵至各潤滑點(diǎn)的潤滑油在進(jìn)入分油器組之前需要進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。

在液壓系統(tǒng)中，用來控制流體流量的閥統(tǒng)稱為流量控制閥，簡稱流量閥。按結(jié)構(gòu)、原理和功用分類，流量閥可分為節(jié)流閥、行程節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥和分流-集流閥。經(jīng)查制造圖紙，這條生產(chǎn)線采用的流量閥為節(jié)流閥，此種流量閥的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價低，但該閥沒有壓力和溫度補(bǔ)償裝置，不能補(bǔ)償由負(fù)載或油液粘度變化所造成的速度不穩(wěn)定，因此初步判斷此環(huán)節(jié)可能是造成潤滑次數(shù)不穩(wěn)定的原因。為此，筆者先從流量閥的結(jié)構(gòu)入手分析節(jié)流閥在潤滑系統(tǒng)的循環(huán)過程中對潤滑次數(shù)的影響。

2 節(jié)流閥的閥芯構(gòu)造以及流量特性分析

節(jié)流閥的閥芯根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同一般可分為沉割槽式、錐閥式、三角槽式、圓孔式。此閥為自制錐閥結(jié)構(gòu)，如圖1 所示，分油器塊作為閥體，錐閥活塞通過螺母固定并插入閥體上與之相配合的圓孔內(nèi)，可通過調(diào)節(jié)微動螺母的旋入深度改變閥芯與閥孔之間的間隙，從而實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。根據(jù)液壓傳動理論，節(jié)流閥閥口的流量計算一般都是建立在小孔和縫隙流量公式基礎(chǔ)上的，因此本節(jié)將主要研究潤滑油流經(jīng)節(jié)流閥錐閥閥芯時的流量變化情況。

圖1 錐閥式節(jié)流閥

根據(jù)節(jié)流口的長徑比關(guān)系判斷，此閥芯屬于薄壁孔，其流量表達(dá)式為

式中：Cd——流量系數(shù)，一般取0.6～0.8；

A——節(jié)流面積，m2；

ρ——油液密度，kg/m2；

△p——閥的進(jìn)、出口兩端的壓力差，Pa。

從小孔流量公式可見，通過小孔的流量Q 與小孔前后壓力差△p 的平方根成正比，而且由于是薄壁孔，其過流長度較短、摩擦阻力作用小，所以通過該閥的流量主要受壓差影響，受粘度、溫度變化的影響則較小。

2.1 油液經(jīng)過小孔的流量剛度

當(dāng)節(jié)流口前后壓差變化時，節(jié)流口的流量隨之改變的這種特性也可用流量剛度曲線來表征，如圖2所示。

圖2 節(jié)流小孔的流量剛度曲線

流量剛度的表達(dá)式

由剛度公式可知：①流量剛度與節(jié)流口壓差成正比，壓差越大，剛度越大；②壓差一定時，剛度與流量成反比，流量越小，剛度越大；③系數(shù)m 越小，剛度越大。薄壁孔（m=0.5）比細(xì)長孔（m=1）的流量穩(wěn)定性受△p 變化的影響要小。

2.2 壓差對流量的影響

若式（2）中，假設(shè)△p 不變，改變截面積A，則可調(diào)節(jié)通過節(jié)流閥的流量Q。

根據(jù)錐閥的截面特性（圖3），面積A 求解公式：

圖3 節(jié)流閥的截面特性參數(shù)

壓力機(jī)的潤滑系統(tǒng)中潤滑點(diǎn)比較多，只傳動部分就分布有100 多個潤滑點(diǎn)，其中大部分屬于滑動軸承潤滑，根據(jù)徑向軸承油膜壓力分布理論，其運(yùn)動過程中油膜壓力一直處于變化之中，因此節(jié)流閥的前后壓差也在不斷發(fā)生變化。分油器組次數(shù)的允許偏差在±20 次，但需要驗(yàn)證是否壓差的變化會造成分油器次數(shù)偏差超過許用值。

查圖紙及手冊知：Q=2404.5L/min，潤滑次數(shù)=80次/min，D=6mm，θ=15°，h=1.15～0.44mm，m=0.6～0.8，Cd=0.7，△p=3×105Pa。受滑動軸承動壓影響，當(dāng)△p 變?yōu)?×105Pa 時，將參數(shù)代入式（2）及式（4），流量減少到1738L/min，潤滑次數(shù)變?yōu)?8 次/min，已經(jīng)偏離規(guī)定次數(shù)很多，顯然已經(jīng)無法滿足壓機(jī)正常工作了。微動調(diào)節(jié)螺母向外旋出1.8mm 后，再次計算，流量可以恢復(fù)正常值。

計算證明，當(dāng)節(jié)流閥出口壓力增大時，系統(tǒng)壓差降低，出口流量降低，從而導(dǎo)致潤滑次數(shù)降低。

3 沖壓線潤滑系統(tǒng)改造

根據(jù)前述理論可知，當(dāng)節(jié)流閥的節(jié)流口開度一定時，節(jié)流口前后油液的壓力差是影響流過節(jié)流閥流量大小的重要因素。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度穩(wěn)定性要求高的場合，為了使流經(jīng)節(jié)流閥的流量不致隨負(fù)載的變化而變化，就需要對節(jié)流閥前后的油液壓力差進(jìn)行壓力補(bǔ)償，使節(jié)流閥前后的油液壓力差在負(fù)載改變時能近似保持一個常數(shù)，根據(jù)這一要求，將節(jié)流閥和定差減壓閥串聯(lián)起來，這樣組成的閥稱為調(diào)速閥。

圖4 是調(diào)速閥結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)調(diào)速閥出油口的壓力P3由于負(fù)載增大而上升時，通過孔a 作用在閥芯M右端的液壓作用力增大，使閥芯M 左移。減壓閥的閥口h 加大，壓力降減小，因此PZ增大，使節(jié)流閥芯前后的壓力差P2-P3基本保持原來的數(shù)值，從而使流過節(jié)流閥的流量保持不變。

圖4 調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論

綜上所述，將該生產(chǎn)線的5 個分油器組全部配備調(diào)速閥以后，經(jīng)過在現(xiàn)場進(jìn)行多次觀察、記錄，證明潤滑次數(shù)不穩(wěn)定的問題得到徹底解決。

曲柄壓力機(jī)主潤滑系統(tǒng)的潤滑油流量，受到潤滑點(diǎn)布置、油膜動壓、粘度等因素的影響，在整個潤滑過程中系統(tǒng)的壓力會一直處于變化的過程。當(dāng)使用節(jié)流閥進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時，由于節(jié)流閥流量受壓差變化影響比較大的特點(diǎn)，分油器組的流量也會發(fā)生較大變化，其變化趨勢為：負(fù)載壓力增大，壓差減小，流量降低；負(fù)載壓力增減小，壓差減增大，流量升高，經(jīng)計算驗(yàn)證，壓差增加0.1MPa 時，流量減少600L/min。因此在設(shè)計壓力機(jī)的主潤滑系統(tǒng)時，在流量穩(wěn)定性要求高的場合，為了使流經(jīng)節(jié)流閥的流量不致隨負(fù)載的變化而變化。就需要對節(jié)流閥前后的油液壓力差進(jìn)行壓力補(bǔ)償，根據(jù)這一要求，對流量的控制必須選用調(diào)速閥來實(shí)現(xiàn)。

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