CN220151535U - 一种旋转摩擦副润滑节能系统及豆砾石泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转摩擦副润滑节能系统及豆砾石泵，解决了现有技术中相关摩擦副润滑油品浪费、豆砾石泵旋转摩擦严重的问题。旋转摩擦副润滑节能系统，包括转子件和定子件，转子件与带有变频器的驱动件相连接，驱动件带动转子件转动且与定子件配合形成旋转摩擦副；定子件上设有润滑油加注系统，润滑油加注系统与控制器的输出端电性连接、变频器与控制器的输入端电性连接。本实用新型旋转摩擦副润滑节能系统，可有效对旋转摩擦副位置油脂使用量进行监控和反馈，实现油脂的间歇注入控制，有效减少油脂使用量，在保证旋转摩擦副使用寿命的前提下减少润滑油脂用量及润滑油脂泵启动时间，从而实现节能环保，提高产品的经济及社会效应。

Description

一种旋转摩擦副润滑节能系统及豆砾石泵

技术领域

本实用新型涉及旋转摩擦副润滑技术领域，特别是指一种旋转摩擦副润滑节能系统及豆砾石泵。

背景技术

护盾式TBM壁后支撑主要方式为管片拼装后环缝吹填豆砾石进行壁后注浆加固，常用喷射骨料有水泥浆、砂、砂浆、豆砾石和混凝土，其中豆砾石填充为主要步骤。常用的豆砾石喷射泵由橡胶磨盘及转子阀形成喷射腔室来进行骨料输送。橡胶磨盘与转子阀之间旋转摩擦必须进行有效润滑来提高摩擦副的使用寿命。

现有的油脂或油品润滑方式多采用手动润滑和泵送自动润滑方式，少有闭环反馈润滑来减少润滑油品的使用。如公开号为CN207554461U、专利名称为液压机润滑系统采用泵送润滑系统的中国专利，通过分配器来采集润滑油量数据来实现间歇式润滑，并没有对润滑油应用设备的相关摩擦参数进行反馈润滑使用用量，存在用量无法定量或定性问题。公开号为CN202045538U、专利名称为气动式油气润滑系统的中国专利，通过设定PLC控制各个点位的润滑时间及间歇时间来实现油品用量控制，公开号为CN112212198A、专利名称为一种用于抽油机的润滑节能系统的中国专利，其为达到节能目的采用吸油海绵来回收润滑油来继续润滑光杆，并非通过有效控制方法来实现节能润滑。在豆砾石泵运转过程中，如果润滑泵持续输送润滑脂来减少橡胶磨盘与转子阀之间旋转摩擦存在油脂浪费，从而导致施工成本增加。因此设计一种旋转摩擦副润滑节能系统及豆砾石泵是很有必要的。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种旋转摩擦副润滑节能系统及豆砾石泵，解决了现有技术中相关摩擦副润滑油品浪费、豆砾石泵旋转摩擦严重的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种旋转摩擦副润滑节能系统，包括转子件和定子件，转子件与带有变频器的驱动件相连接，驱动件带动转子件转动且与定子件配合形成旋转摩擦副；所述定子件上设有向旋转摩擦副加注润滑油的润滑油加注系统，润滑油加注系统与控制器的输出端电性连接、所述变频器与控制器的输入端电性连接，进而形成闭环控制系统。

进一步，所述润滑油加注系统包括注油管道、储油罐和连接在储油罐上的油泵，注油管道的一端与储油罐相连接、另一端与定子件相连接并连通至转子件和定子件之间，对形成的旋转摩擦副进行注油润滑。

进一步，所述控制器采集变频器输出的扭矩参数，控制器根据扭矩参数控制油泵的开启与否。即控制器采集变频器输出的扭矩参数与设置的扭矩参数进行对比，低于扭矩设置参数时润滑油脂泵自动启动进行注入油脂，高于扭矩设置参数时润滑油脂泵自动停止注入油脂，从而实现闭环反馈控制油脂使用用量，达到润滑节能的目的。

一种豆砾石泵，包括上述的旋转摩擦副润滑节能系统，所述旋转摩擦副包括上橡胶磨盘与上钢衬板组成的上旋转摩擦副和下橡胶磨盘与下钢衬板组成的下旋转摩擦副；上橡胶磨盘及下橡胶磨盘为对应的定子件；上钢衬板及下钢衬板分别连接在转子阀的上下两端，形成为对应的转子件；转子阀与驱动件相连接。润滑油加注系统同时与上旋转摩擦副、下旋转摩擦副连通。

其中，所述上橡胶磨盘与上钢衬板及下橡胶磨盘与下钢衬板均为面接触配合。

进一步，所述上橡胶磨盘内设有预制油道Ⅰ，预制油道Ⅰ的出油口朝向上钢衬板；预制油道Ⅰ的进油口与润滑油加注系统的注油管道相连通；下橡胶磨盘内设有预制油道Ⅱ，预制油道Ⅱ的出油口朝向下钢衬板，预制油道Ⅱ的进油口与润滑油加注系统的注油管道相连通。

进一步，所述上橡胶磨盘上设有进料口；下橡胶磨盘上设有出料口。

进一步，所述驱动件为电机减速机，电机减速机上连接有驱动连接座，电机减速机的输出端通过连接轴与转子阀传动连接且连接轴向上穿过驱动连接座，驱动连接座上设有下固定盘，下橡胶磨盘固定在下固定盘上，上橡胶磨盘固定在上固定盘上，上固定盘通过拉紧驱动件与下固定盘相连接。

作为优选方案，所述拉紧驱动件为油缸，油缸分别通过上固定盘、下固定盘带动对应的上橡胶磨盘和下橡胶磨盘运动，将上橡胶磨盘和下橡胶磨盘分别压紧在对应上钢衬板及下钢衬板上，对转子阀上下两端进行密封。

进一步，所述上固定盘上设有与上橡胶磨盘上的进料口相对应的料斗。

本实用新型的有益效果为：本实用新型旋转摩擦副润滑节能系统，可有效对旋转摩擦副位置油脂使用量进行监控和反馈，实现油脂的间歇注入控制，可以有效减少油脂使用量，在保证旋转摩擦副使用寿命的前提下可有效减少润滑油脂用量及润滑油脂泵启动时间，从而实现节能环保，提高产品的经济及社会效应。本实用新型豆砾石泵利用上述润滑节能系统，通过对电机减速机扭矩的采集与处理，在旋转摩擦副中引入摩擦力矩来闭环反馈润滑摩擦使用效果，能同时对上下橡胶磨盘及钢衬板进行间歇注油控制，提高控制精度，从而实现节省润滑油品使用用量，进一步提高豆砾石泵工作寿命和工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型旋转摩擦副润滑节能系统示意图。

图2为本实用新型豆砾石泵结构示意图。

图3为本实用新型控制系统方框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，实施例1，一种旋转摩擦副润滑节能系统，包括转子件和定子件，转子件为能相对转动的件，定子件为相对固定的件。转子件与带有变频器的驱动件相连接，驱动件带动转子件转动且与定子件配合形成旋转摩擦副；所述定子件上设有向旋转摩擦副加注润滑油的润滑油加注系统，润滑油加注系统与控制器的输出端电性连接、所述变频器与控制器的输入端电性连接，进而形成闭环控制系统。其中，所述控制器采集变频器输出的扭矩参数，控制器根据扭矩参数控制油泵12的开启与否。具体为：控制器采集变频器输出的驱动件的扭矩参数与控制器内设置的扭矩参数进行对比，低于扭矩设置参数1时，润滑油加注系统的润滑油泵自动启动进行注入油脂；高于扭矩设置参数2时，润滑油泵自动停止注入油脂，从而实现闭环反馈控制油脂使用用量，达到润滑节能的目的。

本实施例中所述润滑油加注系统包括注油管道20、储油罐21和连接在储油罐上的油泵12，注油管道20的一端与储油罐21相连接、另一端与定子件相连接并连通至转子件和定子件之间。油泵与控制器电性连接，控制器采集变频器输出的扭矩参数，通过处理跟设定参数进行对比，进而控制油泵的开启与否；油泵开启，储油罐内的润滑油经注油管道进入转子件和定子件之间，进行旋转摩擦副的润滑。

如图2所示，实施例2：一种豆砾石泵，包括实施例1所述的旋转摩擦副润滑节能系统。本实施例中所述旋转摩擦副包括上橡胶磨盘3与上钢衬板41组成的上旋转摩擦副和下橡胶磨盘6与下钢衬板42组成的下旋转摩擦副。上橡胶磨盘3及下橡胶磨盘6为对应的定子件；上钢衬板41及下钢衬板42分别连接在转子阀5的上下两端，形成为对应的转子件；转子阀5与驱动件相连接。本实施例中驱动件可采用电机减速机，电机减速机主要由变频器带动实现改变转速。转子阀5在电机减速机作用下转动，上钢衬板41及下钢衬板42固定在转子阀5上从而同步实现旋转转动，与对应的上橡胶磨盘3及下橡胶磨盘6发生旋转摩擦，形成相应的旋转摩擦副。其中，所述上橡胶磨盘3与上钢衬板41及下橡胶磨盘6与下钢衬板42均为面接触配合，形成的摩擦为面摩擦。由于存在橡胶与钢衬板摩擦，在无润滑的情况下会造成橡胶及钢衬板磨损过快，造成部件使用寿命过短的问题产生。因此需要配套磨盘的润滑注入系统。

作为优选方案，所述上橡胶磨盘3内设有预制油道Ⅰ，预制油道Ⅰ的出油口朝向上钢衬板41；便于润滑油能顺利进入上橡胶磨盘3和上钢衬板41之间；预制油道Ⅰ的进油口与润滑油加注系统的注油管道20相连通；预制油道Ⅰ的进油口设置在上橡胶磨盘的外圆周上且数量根据需要可设置一个或多个，本实施例中优选2个。下橡胶磨盘6内设有预制油道Ⅱ，预制油道Ⅱ的出油口朝向下钢衬板42，便于润滑油能顺利进入下橡胶磨盘6与下钢衬板42之间，预制油道Ⅱ的进油口与润滑油加注系统的注油管道20相连通。同样的预制油道Ⅱ的进油口设置在下橡胶磨盘的外圆周上且数量根据需要可设置一个或多个，本实施例中优选2个。

系统工作时启动润滑油泵可实现油脂从上橡胶磨盘的进油口和下橡胶磨盘的进油口位置注入，油脂通过上橡胶磨盘上的预制油道Ⅰ可到达上橡胶磨盘与上钢衬板旋转摩擦润滑部位；通过下橡胶磨盘上的预制油道Ⅱ可到达上橡胶磨盘与下钢衬板旋转摩擦润滑部位，从而实现旋转部位的有效润滑。润滑脂在上下磨盘固定点位注入后，在钢衬板旋转带动下，油脂会分布在周圈上实现全周圈的橡胶润滑。在注入点位的油脂实现全周圈润滑后，如果持续注入油脂会造成油脂浪费。因此需要开发一种磨盘润滑节能系统，以减少不必要的耗费。本系统主要以旋转摩擦扭矩为依据来闭环反馈实现油脂的间歇注入控制，从而实现控制油脂用量。

实施例3，在实施例2的基础上，本实施例作进一步优化；所述上橡胶磨盘3上设有进料口；下橡胶磨盘6上设有出料口；所述上固定盘2上设有与上橡胶磨盘3上的进料口相对应的料斗1。骨料从料斗1进入后，经上橡胶磨盘3上设有进料口进入转子阀，该部件就需要一直进行旋转实现物料输送。所述驱动件为电机减速机10，电机减速机10上连接有驱动连接座8，电机减速机10的输出端通过连接轴9与转子阀5传动连接且连接轴9向上穿过驱动连接座8；即电机减速机10通过连接轴带动转子阀转动。驱动连接座8上设有下固定盘7，下橡胶磨盘6固定在下固定盘7上，上橡胶磨盘3固定在上固定盘2上，上固定盘2通过拉紧驱动件与下固定盘7相连接。在拉紧驱动件作用下，上固定盘2带动上橡胶磨盘3向下压紧在上钢衬板上，下固定盘7带动下橡胶磨盘6向上压紧在下钢衬板上，实现转子阀5上下端面的密封。

作为优选方案，所述拉紧驱动件为油缸11，油缸11分别通过上固定盘2、下固定盘7带动对应的上橡胶磨盘3和下橡胶磨盘6运动，将上橡胶磨盘3和下橡胶磨盘6分别压紧在对应上钢衬板41及下钢衬板42上，对转子阀5上下两端进行密封。油缸11拉紧后，豆砾石泵旋转摩擦部件开始工作，润滑油脂泵也开始进行工作。变频器开始采集驱动件的扭矩参数，然后将数据传递给控制器，控制器处理后得到旋转摩擦扭矩；其中控制器可采用PLC控制器，在减速机减速比固定情况下，PLC采集变频器的扭矩后可自动转换出旋转摩擦部扭矩。PLC采集扭矩参数与设置的扭矩参数进行对比。低于扭矩设置参数1时润滑油脂泵自动启动进行注入油脂，高于扭矩设置参数2时润滑油脂泵自动停止注入油脂。从而实现闭环反馈控制油脂使用用量，达到润滑节能的目的。

具体实施时，豆砾石泵旋转摩擦部件（转子阀、钢衬板与橡胶磨盘）为主要泵送骨料部件。旋转摩擦部件在电机减速机带动下实现旋转，电机减速机在变频器控制下实现泵的转速改变。为实现润滑节能系统，工控机（PLC）需要进行提前设置相关参数来闭环控制润滑泵的启停。由于橡胶磨盘在有无润滑的情况下橡胶磨盘（3、6）与钢衬板的摩擦系数会改变，而旋转摩擦部件转速不影响摩擦系数，在橡胶磨盘（3、6）与钢衬板的材质不变的情况下，摩擦系数稳定。因此可采用摩擦系数的变化情况来闭环反馈控制油脂泵启停。一般情况下，橡胶磨盘与钢衬板的材质不变，所以在工控机上进行参数设定不存在频繁变动。

具体为：首先进行干摩擦系数采集：橡胶磨盘与钢衬板的表面在没有任何油脂情况下，油缸11设定好拉紧压力F_s0，启动电机开始转动，稳定后变频器输出扭矩参数T₁，PLC控制器根据T₁×减速机减速比=T₂，得出摩擦副的摩擦扭矩T₂，同时T₂=2F_r0R，其中，F_r0为作用在橡胶磨盘和钢衬板的摩擦力；R为橡胶磨盘的半径；则根据u₀=F_r0/F_s0，得出橡胶磨盘与钢衬板的干摩擦系数u₀。

全表面润滑摩擦系数采集：橡胶磨盘与钢衬板的表面均匀涂抹一层油脂情况下，油缸11设定好拉紧压力F_s1，启动电机减速机开始转动，稳定后变频器输出扭矩参数T₃，PLC控制器根据T₃×减速机减速比=T₄，进而得出摩擦副的摩擦扭矩T₄，同T₄=2F_r1R，F_r1为作用在橡胶磨盘和钢衬板的摩擦力；则根据u₁=F_r1/F_s1，得出橡胶磨盘与钢衬板的全表面摩擦系数u₁。

将采集后的u₀、u₁相关参数按照一定的倍数输入到产品的工控机（PLC）上来进行控制润滑泵启停，设置后的参数为u₀₀、u₁₁。

当豆砾石泵开始工作，设定好油缸拉紧压力Fs驱动电机减速机开始启动带动橡胶磨盘与钢衬板的旋转摩擦。变频器得出扭矩参数T₀进而得出摩擦副的摩擦扭矩T，经过系统计算得出u=T/（2RFs），控制系统对当前的u与u₀₀、u₁₁进行对比分析，如果u ≤u₁₁润滑量充足系统可不注入润滑油脂，此时润滑油泵停止注油；如果u11<u<u₀₀润滑量相对充足系统可采用间歇方式注入油脂，如注入10秒后润滑泵挺10秒后再注入；u₀₀≤u则润滑油量不足，系统可进行连续注脂。系统控制方框图如图3所示。控制系统检测到相关参数输入到工控机上进行分析，得出润滑泵要执行的相关动作，从而实现橡胶磨盘及钢衬板的摩擦系数的改变。改变后的摩擦系数再次输入到工控机机上进行计算分析得出下一步润滑油泵的动作参数，从而实现控制油脂的使用量。通过摩擦副的终端使用状态来改变油脂使用用量。

综上通过上述的实施方式，可有效解决了润滑过程中的油脂浪费问题，尤其能对摩擦副的应用状态数据进行采集，在油脂用量少的情况下仍可保证产品使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转摩擦副润滑节能系统，其特征在于：包括转子件和定子件，转子件与带有变频器的驱动件相连接，驱动件带动转子件转动且与定子件配合形成旋转摩擦副；所述定子件上设有向旋转摩擦副加注润滑油的润滑油加注系统，润滑油加注系统与控制器的输出端电性连接、所述变频器与控制器的输入端电性连接，进而形成闭环控制系统。

2.根据权利要求1所述的旋转摩擦副润滑节能系统，其特征在于：所述润滑油加注系统包括注油管道（20）、储油罐（21）和连接在储油罐上的油泵（12），注油管道（20）的一端与储油罐（21）相连接、另一端与定子件相连接并连通至转子件和定子件之间。

3.根据权利要求2所述的旋转摩擦副润滑节能系统，其特征在于：所述控制器采集变频器输出的扭矩参数，控制器根据扭矩参数控制油泵（12）的开启与否。

4.一种豆砾石泵，其特征在于：包括如权利要求1~3任一项所述的旋转摩擦副润滑节能系统，所述旋转摩擦副包括上橡胶磨盘（3）与上钢衬板（41）组成的上旋转摩擦副和下橡胶磨盘（6）与下钢衬板（42）组成的下旋转摩擦副；上橡胶磨盘（3）及下橡胶磨盘（6）为对应的定子件；上钢衬板（41）及下钢衬板（42）分别连接在转子阀（5）的上下两端，形成为对应的转子件；转子阀（5）与驱动件相连接。

5.根据权利要求4所述的豆砾石泵，其特征在于：所述上橡胶磨盘（3）与上钢衬板（41）及下橡胶磨盘（6）与下钢衬板（42）均为面接触配合。

6.根据权利要求5所述的豆砾石泵，其特征在于：所述上橡胶磨盘（3）内设有预制油道Ⅰ，预制油道Ⅰ的出油口朝向上钢衬板（41）；预制油道Ⅰ的进油口与润滑油加注系统的注油管道（20）相连通；下橡胶磨盘（6）内设有预制油道Ⅱ，预制油道Ⅱ的出油口朝向下钢衬板（42），预制油道Ⅱ的进油口与润滑油加注系统的注油管道（20）相连通。

7.根据权利要求4~6任一项所述的豆砾石泵，其特征在于：所述上橡胶磨盘（3）上设有进料口；下橡胶磨盘（6）上设有出料口。

8.根据权利要求7所述的豆砾石泵，其特征在于：所述驱动件为电机减速机（10），电机减速机（10）上连接有驱动连接座（8），电机减速机（10）的输出端通过连接轴（9）与转子阀（5）传动连接且连接轴（9）向上穿过驱动连接座（8），驱动连接座（8）上设有下固定盘（7），下橡胶磨盘（6）固定在下固定盘（7）上，上橡胶磨盘（3）固定在上固定盘（2）上，上固定盘（2）通过拉紧驱动件与下固定盘（7）相连接。

9.根据权利要求8所述的豆砾石泵，其特征在于：所述拉紧驱动件为油缸（11），油缸（11）分别通过上固定盘（2）、下固定盘（7）带动对应的上橡胶磨盘（3）和下橡胶磨盘（6）运动，将上橡胶磨盘（3）和下橡胶磨盘（6）分别压紧在对应上钢衬板（41）及下钢衬板（42）上，对转子阀（5）上下两端进行密封。

10.根据权利要求9所述的豆砾石泵，其特征在于：所述上固定盘（2）上设有与上橡胶磨盘（3）上的进料口相对应的料斗（1）。