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中国车辆集中润滑的现状、问题及技术创新

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时间：2012-05-29 14:51:03  来源： 客运站

中国车辆集中润滑的现状、问题及技术创新

摘要：结合车辆集中润滑在国内的应用现状，本文对目前市场中普遍存在问题从工作原理和构造着手深入分析其根本原因，并进一步提出已实之可行的技术完善创新方案，希冀能够提高市场对车辆集中润滑的全面认识并推动该技术的普及发展。 关键词：车辆集中润滑；应用现状；问题分析；工作原理；创新 Abstract: According to the civil application status and technological innovation of vehicle centralized lubrication system, the reasons of the problems are analyzed in this paper in terms of technology and operation principal，and the corresponding technological innovation are presented，in order to improve the comprehensive thought of the vehicle centralized system and promote the development of the technique.

Key words: vehicle centralized system, application status, operation principal problem analysis，innovation

车辆集中润滑技术源自德国，在二十世纪末随欧洲高档商用车CKD引进，经过十多年发展，国产化车辆集中润滑系统目前已占据国内市场主流，而且已有国内品牌在技术方面也突破了单纯的“拿来主义”模式。结合车辆集中润滑系统在国内几年来的普及应用，我们对该项技术的现状、问题和创新发展作一深入探讨。 一、应用现状及问题 作为一项国家重点推广的汽车新技术，交通部标准JT/T325-2002和建设部标准CJ/T162-2002均将汽车底盘集中润滑系统规定为高二等级以上客车的标准配置，并且国家标准化管理委员会即将发布的GB级《公共汽车分等级技术要求与配置》进一步将集中润滑系统列为中等级以上（含超级、高级、中级）城市客车的标准配置。 车辆集中润滑系统“定时定量、省工降费、安全高效环保、延长车辆寿命”的科学工作特点和良好润滑效果，使其在国内商用车及工程机械行业已经得到了一定程度的普及和应用，特别是在公交公司及运输集团等对运营效率和成本有较高要求的大型企业。 但在车辆集中润滑多年的普及应用中，也暴露出诸多问题，主要表现在以下几个方面： （1） 目前使用的润滑脂多为NLGI-00# 极压锂基脂，粘稠度低，易流失，对车辆各摩擦副的润滑效果欠佳，特别是高温高速最需要润滑的部位却无法使用（如风扇皮带轮轴等），而且稀油脂易污染车体及环境；在北方大部分地区冬季须更换为粘稠度更低的NLGI-000# 极压锂基脂，润滑效果明显降低。 （2） 无论使用NLGI-00# 极压锂基脂还是NLGI-000# 极压锂基脂，在润滑泵站的油箱底部均存在油脂沉积变质现象，而且地区气温越低，沉积变质越严重。 （3） 在东北和西北高寒地区冬季，即使使用NLGI-000# 极压锂基脂或低温脂，系统每年仍有长达2个月左右的时间处于频繁欠压报警状态，致使车辆各摩擦副长期欠润滑。 （4） 目前使用的卸荷式分油器存在终端注脂压力不足的缺限，对部分密封性要求高、排油阻力大的摩擦副（如自动调整臂等）润滑不到位；在集中润滑系统使用2年左右时，润滑脂不到位或注油量不足问题更突出。 （5） 润滑齿轮泵等核心部件使用寿命短，后期使用维修成本高。 二、问题分析 结合车辆集中润滑的工作原理和应用实践，本文就上述相关问题作进一步的深入分析和探讨。 车辆集中润滑系统结构示意图（如图1），其核心性能主要体现在润滑泵站单元和分油器单元（多使用卸荷式分油器）。

1） 润滑泵站单元 商用车底盘因受工作环境影响，客观上需要高粘稠度油脂润滑。而目前齿轮泵式的润滑泵站（如图2）的结构决定了其泵送油脂的性能，油箱内所加油脂粘稠度愈高、流动性愈差，则齿轮泵泵油性能愈差。甚至出现抽空现象而导致系统主油路压力不足，分油器得不到足够工作压力，就无法实现有效地向终端摩擦副注脂润滑。如此，低泵送性能的齿轮泵与车辆的高粘稠度润滑脂使用需求则形成一对固有矛盾。 我们还需要了解集中润滑用油脂的相关特性。润滑脂主要由基础润滑油和稠化剂等混合而成，润滑油与稠化剂在长期静止状态下易部分分离，进而出现油脂稠化剂部分沉积变质现象。环境温度是影响润滑油脂粘稠度的主要因素之一，当环境温度低于0℃时，油脂粘稠度快速提高，其流动性则明显减弱。在气温低于-10℃环境中，即使NLGI-000#极压锂基脂也比常温下的0#油脂的粘稠度高流动性差，我们可以将油脂在普通的家用冰箱冷冻后来对比验证这一特性。 据以上分析，我们就不难理解：为何油箱底部油脂普遍存在沉积变质现象？为何国内集中润滑系统多使用粘稠度较低的NLGI-00#极压锂基脂，而且在北方地区冬季须换为粘稠度更低的NLGI-000#极压锂基脂？对于东北地区冬季而言，为何润滑系统即便使用NLGI-000#油脂仍会出现长达2个月左右的欠压报警、不出油？ 2） 卸荷式分油器

目前国内外市场上常用分油器为卸荷式，其结构及储油排油过程如图3所示：

卸荷式分油器的直接排油压力来自储油弹簧自身的性能，所以在设计卸荷式分油器时，我们期望储油弹簧弹力尽可能大以保证足够高的排油压力，但储油腔内径（其决定了内部储油弹簧尺寸）的大小又受到润滑点精确注脂量要求的限制而不可能过大，进而限制了储油弹簧的弹力。市场使用的储油腔内径基本为12mm，如离合器轮轴处润滑脂需求量为0.1毫升，注脂时储油腔行程仅为1毫米，卸荷式分油器初始有效排油压力约为1.5Mpa。根据图示卸荷式分油器的工作原理，若不改变分油器的结构，无论是冬季主油管路压力自动提高，还是我们设计泵站时刻意提高主油路工作压力，都无法提高其储油弹簧的排油压力。此外，目前的卸荷式分油器储油弹簧为提高压力已利用至材料的比例极限，且一直处于接近压并圈状态，加上其弹性疲劳衰减必然导致分油器排油压力性能不稳定，呈现逐年减弱。 因此，卸荷式分油器适用于润滑阻力较低的、普通开放式轴销类和以稀油脂作润滑介质的摩擦副；对密封性高及要求以较粘稠油脂作润滑介质，润滑注脂阻力较大的摩擦副（如自动调整臂等），卸荷式分油器不能确保此类摩擦副得到良好持久的润滑。 据以上分析，我们就不难理解：为何采用卸荷式分油器的润滑系统个别润滑点会出现排油量不足的现象？为何卸荷式分油器使用2、3年后，润滑点注脂不到位或排油量不足现象更突出更普遍？ 三、技术创新 1） 高泵送型油脂泵站

为提高车辆集中润滑系统的泵送性能，郑州奥特车辆科技有限公司联合国家级科研院所的资深专家经过长期潜心研究，对目前应用的齿轮泵-容积式车辆集中润滑系统进行了系统的技术研发，成功开发出高泵送性能AR60H型车辆集中润滑系统，如图4所示。该项目已获得多项国家专利，如智能型油脂集中润滑泵站（专利号200620030167.3）、重力平衡式油箱油位传感器（专利号 200620029892.9）、润滑泵卸压阀（专利号 200720089156.7）、高吸油性能润滑齿轮泵（专利号 200620030107.1）等，其综合性能远远领先于国内外同类产品。

该泵站主要通过以下两方面改进来提高其核心性能——泵送性能： ①大幅降低齿轮泵转速，改善泵站吸脂性能，同时降低齿轮泵的周期磨损。 ②创造性改变泵站内部结构，发明油脂拨板输送装置辅助结构，促进高粘稠度润滑脂在泵站泵油时向油泵吸油口流动，进而有效地提高泵站吸脂性能。同时为了解决润滑脂在泵站底部长期沉积而变质的问题，经优化设计的拨板输送机构被安置于油箱泵站底部异侧，其每工作一次就将油箱底部的油脂搅动一次，促进油箱内油脂的内循环流动。该技术已向德国、日本、美国、俄罗斯等国家申请了国际发明专利（油脂拨板输送装置及润滑泵站，国际发明受理号PCT/CN2008/070070）。 郑州奥特AR60H高泵送型车辆集中润滑在系统核心性能的突破，更突破了国内外同行在该项技术上多年来止步不前的现状，其结果是实现了润滑效果更良好的高粘稠度NLGI-0# 锂基脂在全国地区的常年应用，而且能够充分满足车辆油脂摩擦副包括高温高速摩擦副的润滑需求。 AR60H高泵送型车辆集中润滑还取得了另外一项意义重大的应用突破，就是让车辆集中润滑在高寒地区应用的“不可能”变为“可能”。众所周知，在南方地区夏季都无法泵送高粘稠度NLGI-0# 锂基脂的润滑系统是不可能实现在高寒地区（如我国的东北地区和西北地区）长期极低温环境中的正常工作。AR60H高泵送型车辆集中润滑已在我国高寒地区实现批量应用，其性能稳定，市场反映良好。 2）新型加压式分油器 鉴于卸荷式分油器存在注油压力有限、弹性压力不稳定的缺点，我们经过技术改进和大量对比试验，最终将分油器定型于新型加压式分油器，其特点：计量精确，性能稳定，能够充分利用主油路压力，排油压力大且可调整。加压式分油器以往应用于其它行业的稀油润滑，我们对其进行了重要的结构改进以实现对高粘稠度油脂的高压定量分配，进而充分满足进油阻力大的摩擦副润滑需求，并且适用于高寒地区严冬季节。其工作原理如图5所示：系统运行时，主油路加压供脂，直接利用主油管压力分别克服各润滑点摩擦副阻力后，将分油器内上一工作循环计量好的油脂经分油管分配到系统各润滑点；运行结束，主油管卸压后，分油器计量储油。 相对直角卸荷式分油器排油压力来自储油弹簧间接储存的较小势能，加压式分油器的排油压力则直接源自系统主油管压力。车辆集中润滑系统运行时，主油管与分油器连接处的压力可达3.5 Mpa，分油器排油口可持续维持3.0 Mpa以上的排油压力，满足了车辆集中润滑系统以高粘稠度的NLGI-0# 极压锂基脂作润滑介质时的润滑需求。而且根据实际需要，我们还可以调整润滑油泵以提高主油管路压力，进而提高加压式分油器等排油压力，以完成某些特殊高阻力摩擦副润滑点。 在高寒地区冬季，随气温降低，AR60H型润滑泵站出口压力将由常温时的3.8 MPa自动升高，使主油管压力升高，对加压式分油器来说，其排油压力可相应升高，克服随油脂变稠而增大的流动阻力，确保润滑效果。而卸荷式分油器受其结构限制，则没有这种自动增加排油压力的功能。 3） 智能温控型LCD监控单元 根据对市场上以发光二极管指示灯模式为主的集中润滑系统自动控制器使用调研，显示其不易观察，经常被盲目手动强制工作，往往出现早期破损；而且其完全照搬国外2分钟多泵站固定工作时间运行程序易加大系统核心部件磨损。 我们经系统改进设计，郑州奥特AR60系列产品一经推出就全面采用ECU液晶监控器，其能够动态显示润滑系统各重要参数，如油路油压、工作累计次数、休止倒计时、运转计时，同时在系统出现故障时，显示屏准确显示故障代码并进行声光报警。监控器控制程序更先进， 将运行时间由固定的2.6分钟设置为动态时间（根据工作环境温度和系统结构复杂程度变化），即润滑作业时主油路最远端到达设定压力后油压开关闭合，再延续运转40秒，一般情况下系统累计运转60秒左右，实践证明这一改进不仅可确保注油压力和计量精度，而且还有效降低了系统等过量等无效工作磨损。

为了满足高寒地区冬季车辆集中润滑的需求，奥特科技开发出了具有温控设置的AK智能型液晶监控器，对于年最低气温低于-15℃的区域，系统设置温控传感器。当环境气温低于设定气温值时，显示器上显示“▉▉▉”，若期间在监控器休止倒计时至00:00时，系统则进入低温待机状态；当环境气温升高到设定气温值时，“▉▉▉”消失，温控传感器闭合，润滑系统运行注油。这样，集中润滑系统可避开当天的极低温时段，自动选择较高气温时段运行，确保集中润滑系统在高寒地区严冬季节顺利运行，同时也拓宽了其适用区域。该项发明专利也是AR60H高泵送型车辆集中润滑突破高寒地区应用瓶颈的核心技术之一。

通过系统改进，郑州奥特AR60系列车辆集中润滑产品综合性能较以往产品更大地满足了市场需要，而且润滑系统核心部件的磨损也得益于全面改进而大幅度降低，寿命也数倍提高，相关主要因素有：①优化控制程序，将运行时间由固定的2.6分钟改为动态时间（随车况及环境变化，约60秒），②应用低功率低转速电机，转速约为市场竞品的50%，③NLGI-0# 极压锂基脂有效润滑时间显然较NLGI-00#油脂延长，系统润滑周期延长约50%。 四、结束语 笔者根据自己在车辆集中润滑行业多年的市场调研和技术开发，希望借此机会，抛砖引玉，让车辆集中润滑技术和产品更全面的为市场所了解，提高商用车企业技术质量的添加、引进及提升普及率，进而为推动行业技术创新和持续发展尽一份绵薄之力。

参考资料：

【1】赵冬章,韩清水.车辆自动集中润滑新技术[J].客车技术与研究,2007,(1):42-55

【2】韩清水.AR60车辆自动集中润滑系统的技术特点[J].城市公共交通,2007,(4):19-21

【3】潘斌,金鑫等.车辆集中润滑应用现状之问题分析[J].客车技术与研究,2008,(3):37-55

【4】赵冬章.车辆集中润滑技术在高寒地区应用的突破[J]城市公共交通,2007,(12):19-21

【5】赵民章.高吸油性能润滑齿轮泵[P]中华人民共和国国家知识产权局2006 2 0030107.1 郑州奥特车辆科技有限公司 赵民章

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