破碎机自动润滑系统改进研究

陈 洪

(1.中煤科工集团 唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012;2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012)

选煤中的分级破碎工艺是按照需求将煤炭破碎成一定大小的粒度以备使用[1]。煤炭的分级破碎是煤炭洗选工作的必要步骤，破碎机工作的可靠性是整套选煤工艺的基本保障[2]。

破碎机通常应用在洗选厂房或原煤准备车间等粉尘较多、湿度较大等环境恶劣的场所，设备轴承易受到粉尘颗粒和水汽的侵入，因此破碎机辊轴主轴承的润滑尤为重要。现我公司双齿辊破碎机通常采用以下两种润滑方式：①针对小处理能力的经济型2PLF破碎机采用定期人工注油润滑；②针对主力产品SSC型破碎机采用油泵注油润滑。配套的控制系统可实现破碎机工作定时自动润滑，润滑油脂均选用锂基润滑脂。

1 使用现状

破碎机配备1台润滑油泵，油泵设有4支出油嘴，经油管传输为破碎机4个主轴承提供润滑(图1)。

图1 润滑系统结构示意

油泵的控制集成在破碎机整机的电控系统，油泵的控制可通过转换开关选择手动、自动状态[3]。自动润滑状态下，油泵通过破碎机电控系统的PLC累积破碎机的工作时间来控制油泵的启停，无需人工操作即可实现自动润滑。

然而，破碎机每工作一定时间究竟需要多少润滑量却没有精确的计算。若润滑不足，轴承会出现热变色、擦伤剥落、滚子损伤或轴承整体抱死等严重后果。因此，破碎机自动润滑系统通常采用宁多勿少的原则，将破碎机自动润滑的时间设置偏长。这样就造成了润滑供油偏多，不仅造成了资源的浪费，而且对现场环境也是一种污染。图2是润滑过多情况下，破碎机在某选煤厂的使用现状，因过量注油，润滑脂从破碎机轴承端盖部位溢出。

图2 破碎机某现场使用情况

小型2PLF破碎机通常不配备润滑油泵，客户出于成本考虑，选择采用人工定期注油方式，本文不予讨论。

2 润滑量计算

针对上述问题，有必要对破碎机主轴承所需润滑量进行准确计算，以达到精准、节约的效果。本文以我公司的SSC95220型分级破碎机为例计算。

1) 油管容量计算。该机型近端和远端油管分别采用3.5 m和5.5 m，为保证满足远端轴承的润滑，以满足5.5 m油管计算：

V1=πr2l

式中：r为油管内半径，取3 mm，l为油管长度，取5.5 m，带入上式得：

V1=155 mL

2) 轴承杯外圈油沟容量计算。油沟剖面是直径20 mm的半圆，油沟长度为1 318 mm，计算油沟容量：

V2=207 mL

3) 轴承杯内油量计算。轴承杯是轴承的工作空间，正常使用中轴承杯内需要有一定量的润滑脂，甚至是全部填满润滑脂，润滑脂的量依据轴承极限转速nj与实际转速n的比值决定，见表1。

表1 轴承工作空间油量参照

轴承采用SKF24040 CC C3/W33型，其极限转速为1 900 r/min，破碎机辊轴设计转速为84 r/min。

可见，轴承杯内部空间可加注60%或更多的润滑脂，通过图纸计算本机轴承杯内部空间的体积为3 286 mL，因此轴承杯内部需要润滑脂的量：

V3=3 286 mL×60%=1 972 mL

4) 运转消耗计算。轴承运转会对润滑脂造成一定消耗，主要通过摩擦损耗、乳化流失和挥发损耗等形式。正常工作的消耗量可通过以下公式计算：

Q'=0.025πDN(K1+K2)

其中：D为内轴径；N为结构系数，单列取2.5，双列取5.0；K1为转速系数，转速为84 r/min时，取1；K2为工况系数，粉尘环境取1。则：

Q'=0.025×3.14×20×5×(1+1)=15.7 (mL/8 h)

5) 总结。破碎机首次加油量：

Q=V1+V2+V3=2 334 mL

破碎机标配HRZB8/B型油泵，装有4支出油嘴，每支出油嘴出油量最大可调至1.9 mL/min。

则首次注油时间：

补充消耗油量时间：

3 控制程序优化

在本改进之前，破碎机一般新安装调试阶段采用人工启动润滑泵，润滑8 h左右切换至自动润滑模式，目的是使润滑脂充满润滑管路。自动润滑通过PLC累积破碎工作的时间，达到设定时间则执行一次润滑。针对不同型号的破碎机设定时间有所不同，如破碎12 h润滑15 min，或破碎8 h润滑15 min等。时间参数在PLC程序设定固定值，一般使用人员无法修改，设计不够人性化。

针对上述问题，本改进配置了文本控制屏与PLC通讯，时间参数采用寄存器写入的形式代替原固定值形式。首次润滑时间和自动润滑时间间隔都可在控制界面进行设置，见图3。破碎机安装调试阶段在首次注油尚未完成时，如启动了破碎主电机却没有启动油泵，控制界面会闪烁提示尽快完成首次供油，并发出蜂鸣提示音，直至首次供油完成方可设置自动润滑时间间隔。

图3 自动润滑系统控制界面

综上所述，通过准确计算得到破碎机首次润滑注油时间和正常生产后的自动润滑时间，避免了使用中因润滑过多造成的浪费和污染。增设了人机界面，观察和操作更加直观，针对不同型号破碎机润滑注油的时间参数可以灵活设置，实用性较强。