润滑系统定量分配器倒置后给油量异常的原因探讨

韩 峰，郑 军，余 豪

（1.三浪集团工业股份有限公司，浙江 宁波 315700；2.象山县生产力促进中心，浙江 宁波 315700）

现代机械技术高速发展，人工加油及简单的循环型润滑已不能满足各种机械设备的需求。特别是油剂不能回收的摩擦副，油剂过多会造成能源浪费、产生附加热量和环境污染，油剂过少则造成干摩擦降低摩擦副的精度和寿命。于是人们迫切要求提高机械设备润滑过程的机械化、自动化和智能化。定量分配器是自动集中润滑系统中的重要组成部分，在机械制造设备领域越来越得到普及[1-2]。

1 定量分配器原理

目前有少数使用自动集中润滑系统的厂家反映，润滑系统分配器的给油量成倍增加。根据实地调查发现，反映问题的厂家都有一个共同特征：出油口朝下安装。下面对分配器出油口倒置后的给油量与标定油量关系加以分析。

选比较有代表性的每循环排量为0.06 ml分配器作分析对象[3]。其结构如图1所示，图示位置为正确安装位置。其工作原理是：当润滑系统工作时，P1压力上升，打开控制阀芯（皮碗）、皮碗的环状通道，使压力油经小孔d进入贮油室V；当贮油室压力P2大于定量柱塞弹簧力时，定量柱塞下移，顶到行程限位。当系统压力P1下降或为0时，贮油室V中压力P2大于P1，在该压力作用下控制阀芯下移，打开了出油口，定量柱塞在弹簧力作用下复位，同时将相等于柱塞复位体积定量油排向出油口，完成一个循环[4]。

但是，如果分配器出油口朝下，当压力油从下部通过小孔d到达贮油室V时，众所周知，油比空气重，进入的油先经靠近出口下部而后达上部，那么在贮油室V中的空气在油压的作用下会被压缩，变成一个小气囊蓄能器。当进油管路卸荷，进口压力为0时，排向出油口是空气被压缩的蓄能油和定量柱塞排出的定量油。但是贮油室V容积比较大，定量柱塞排出容积很小，加上空气的悬浮作用，该室中的空气是很难随润滑油的排出而排出。反过来如出油口朝上，空气的悬浮作用只要分配器工作3～4次即可将贮油室中的空气排除干净[5]。

2 数据分析

假设：油在低压（润滑压力2 MPa）是不可压缩的；空气在压缩和膨胀时为等温变化；油自重忽略不计。

根据理想气体状态方程[6]：PV=nRT，如上所述，T为假设恒值；n为气体物质的量，为恒值；R为比例系数，亦为恒值。所以

式中，Vf为刚封入时的容积，L，用测重法测得分配Vf=0.0003 L；Pf为封入的气体压力，kg·f/cm2，该数值为一个工程大气压；Vp为压入油压后气体的容积，L；Pp为压入油压后气体的压力，kg·f/cm2；Vd为油排出后气体的容积，L；Pd为油排出后气体的压力，kg·f/cm2；Ff为控制阀芯密封弹簧力，kg·f，该系列分配器为 0.15 kg[7]；q 为定量柱塞一次循环排油量，L；△V=Vd－Vp为气体在膨胀时对外供油量，L。

由式（1）得：

而若分配器出油口朝下，则对外实际供油量为

根据图2数据得油液排出后贮油室V中气体压力为Pd，（当油液排出后，出油弹簧力Ff和气体压强产生的压力组成了一组平衡力）

而 Pd=Ff/πr2=0.15/3.14×0.125×0.125=3.057 kg·f/cm2

由于润滑系统工作压力2 MPa，则Pp=20 kgf/cm2

由（2）式得：△V=VfPf/Pd-VfPf/Pp=0.0003×1/3.057-0.0003×1/20=0.0000813（L）=0.0831（ml）

而由（3）式得分配器出口倒置对外实际供油量：Vs=△V+q=0.0831+0.06=0.1431（ml），比原标定排量0.06 ml循环，增加了0.1431/0.06-1=1.386倍

润滑系统的定量分配器的工作压力Pp一般从2～4 MPa，在气体容积V满足气体可压缩的状态下，Vs和Pp的关系如图2所示。

3 结束语

定量分配器的出油口倒置安装会增大其排油量，与原先设计的理论需油量有较大的增幅，造成不必要的浪费和产生附加热量，影响设备的运行寿命和使用成本[8]。

[1]机械工程学会摩擦学学会《润滑工程》编写组编.润滑工程[M].北京：机械工业出版社，1996.

[2]葛丰恒,等.机械设备润滑手册[K].北京：石油工业出版社，1984.

[3]《设备润滑基础》编写组编.设备润滑基础[M].北京：冶金工业出版社，1992.

[4]成大先.机械设计手册：润滑与密封[K].北京：化学工业出版社，2010.

[5]汪德涛.润滑技术手册[K].北京：机械工业出版社，1998.

[6]徐灏.机械设计手册（第2版）[K].北京：机械工业出版社，2000.

[7]张英会,等.弹簧手册[K].北京：机械工业出版社，1997.

[8]陈德才.机械密封设计制造与使用[M].北京：机械工业出版社，1993.