大型鋁擠壓機剪刀片自動潤滑裝置的設計

解文科

（太重（天津）濱海重型機械有限公司，天津 300457）

1 225MN 鋁合金擠壓機

225MN 鋁合金擠壓機是世界上已投產(chǎn)的最大的油傳動鋁合金擠壓機，采用世界先進的技術和工藝，能夠滿足大截面、高精度鋁型材擠壓成型及自動化生產(chǎn)要求，主要適用于大型鋁合金型材、棒材及大型帶筋壁板等的擠壓加工生產(chǎn)[1]。225MN 鋁合金擠壓機最大擠壓力225MN，擠壓速度0.2～10 無級可調，擠壓制品最大外接圓直徑達1100mm，達到當今世界先進技術水平。

2 鋁合金擠壓機剪刀

鋁合金擠壓機一次擠壓結束之后，使用剪刀（也叫做“主剪”或“壓余分離剪”）將擠壓制品與壓余分離[2-3]，剪刀剪切壓余時受力復雜，既有擠壓，又有彎曲，同時還伴有摩擦，尤其是擠壓復雜型材制品時，主剪剪刃需與多孔模匹配完成剪切動作，如圖1 所示。

圖1 壓余剪切示意圖

該剪刀安裝在鋁合金擠壓機前梁上，如圖2 所示。

圖2 剪刀安裝位置示意圖

經(jīng)過剪刀剪切的壓余由于溫度較高，經(jīng)常粘連在剪刀片上，使廢料不易收集，影響鋁材成品率，而且剪刀片磨損加劇，影響剪刀片使用壽命。因此，剪刀片在剪切前需要涂抹潤滑劑，每次剪切完畢后需要再次涂抹潤滑劑。

傳統(tǒng)的潤滑方法是靠人工手動在剪刀片上涂抹潤滑劑，其缺點是：

①由于人為因素的介入，導致剪刀片表面潤滑劑涂抹不均勻，涂抹質量不穩(wěn)定；

②人工涂抹潤滑劑，液體潤滑劑很容易在剪刀片上滴落，造成潤滑劑浪費和環(huán)境污染；

③由于擠壓機剪刀所處區(qū)域溫度非常高，使用人工涂抹潤滑劑時很容易受到高溫傷害，非常不安全[4-5]。

3 油氣潤滑

油氣潤滑，在學術界被稱為“氣液兩相流體冷卻潤滑技術”，其原理是：潤滑劑在壓縮空氣的作用下沿著管壁波浪形地向前移動，并與壓縮空氣分離的連續(xù)精細油滴流噴射到潤滑點[3]，如圖3 所示。

圖3 油氣潤滑原理圖

與傳統(tǒng)的潤滑方式相比較，油氣潤滑具有許多優(yōu)點：

①因為油氣潤滑中潤滑油沒有被霧化，只是以油滴的形式被壓縮空氣輸送到潤滑部位，所以油氣潤滑系統(tǒng)能輸送各種性能的潤滑油，不受潤滑油粘度的限制；

②油氣不是一體，所以油和氣可以通過調整油量及壓縮空氣量配成滿足各種潤滑點要求的比例；

③潤滑劑的消耗量非常少；

④油氣潤滑中，潤滑腔的壓力由壓縮空氣決定，而且是正壓，可以有效防止灰塵和其他污染物的侵入；

⑤向空氣中排放的僅僅是空氣，對環(huán)境沒有污染[6-7]。

4 鋁合金擠壓機剪刀片潤滑的油氣潤滑系統(tǒng)設計

4.1 潤滑系統(tǒng)原理圖

225MN 鋁合金擠壓機剪刀片油氣潤滑系統(tǒng)原理圖如圖4 所示。

圖4 鋁合金擠壓機剪刀片油氣潤滑系統(tǒng)原理圖

4.2 潤滑點需油量的計算

擠壓機一次擠壓完畢實施剪切，剪刀片需油量計算公式[8]為：

式中：T——油膜厚度，一般取0.1～0.2mm；

B——剪刀片寬度；

L——剪刀片長度；

225MN 鋁合金擠壓機剪刀片一側需油量為：

Q=TBL=0.01×70×70=49（mL）

取50mL。

上述公式只是經(jīng)驗計算方法，它提供的計算值僅作為基準參考值，還需要在具體試驗中調整。

4.3 氣源

氣源為氣動系統(tǒng)提供滿足一定質量要求的壓縮空氣，它是氣動系統(tǒng)的一個重要組成部分，氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的主要要求有：具有一定的壓力和流量，并具有一定程度的潔凈程度[9-10]。

氣源裝置一般由三個部分組成：

①氣源發(fā)生裝置；

②凈化、儲存壓縮空氣的裝置和設備；

③傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)，一般壓縮空氣在廠區(qū)管路內的流速為8～10m/s，用氣車間內的流速為10～15m/s。225MN 鋁合金擠壓機剪刀片油氣潤滑系統(tǒng)所用氣源壓力為0.5MPa，管路通徑8mm，每個潤滑點的壓縮空氣耗氣量約為1.8m3/h。

4.4 氣動三聯(lián)件

氣動三聯(lián)件是分水過濾器、減壓閥、油霧器等三大件的無管化組合件。它的主要功能是使氣動系統(tǒng)獲得潔凈、壓力穩(wěn)定和帶霧狀潤滑油的壓縮空氣。氣動三聯(lián)件應該安裝在用氣設備的近處。

Q3LJW-C8-F1 氣動三聯(lián)件性能參數(shù)如表1 所示。

表1 氣動三聯(lián)件性能參數(shù)

4.5 油箱

油箱容積計算：

式中：n—噴涂次數(shù)。

225MN 鋁合金擠壓機一個擠壓循環(huán)為30min，即一小時剪刀片潤滑兩次，一天24h 工作制，一周的潤滑劑消耗量為：

油箱容積取50L。

4.6 噴射閥

壓縮空氣和潤滑介質分別接入噴射閥，并在噴嘴處混合。噴射閥性能參數(shù)如表2 和圖5 所示。

表2 噴射閥性能參數(shù)

4.7 潤滑劑

鋁合金擠壓機剪刀片潤滑劑為鋁合金脫模劑，是一種介于剪刀和制品之間的功能性物質，其作用是：

①在高溫狀態(tài)下具有良好的潤滑性能，減少摩擦力（剪切力），使鋁合金制品易于脫離；

②防止鋁合金制品與剪刀粘連；

③對剪刀起降溫作用。

鋁合金擠壓機剪刀片潤滑劑一般采用水基脫模劑，因為它具有成本低，易揮發(fā)的特點[11]，并且易于配制。脫模劑必須采用干凈自來水稀釋，稀釋比例1：400～500 倍，搖晃或攪拌均勻即可使用。

4.8 注意事項

（1）禁止使用含有二硫化鉬添加劑的潤滑油，因為這種潤滑油中的二硫化鉬會停留在噴嘴內孔處，從而阻塞噴嘴[12]。

（2）精確確定潤滑點的耗油量，降低油耗成本。

（3）壓縮空氣必須經(jīng)過過濾和除水干燥，提高被潤滑裝置的加工和裝配精度，保證防水性或其他介質侵入。

（4）注意對供油管進行保護。

5 小結

油氣潤滑技術在大型鋁合金擠壓機剪刀片潤滑系統(tǒng)中的應用表明，潤滑效果良好，經(jīng)過兩年多的使用，保障了主機設備的正常運轉，收到了良好效果，取得了巨大的經(jīng)濟效益。油氣潤滑技術必將會在鋁擠壓生產(chǎn)設備中得到更廣泛的應用。