黃遠(yuǎn)民

（佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東佛山，528137）

0 引言

隨著機(jī)械制造行業(yè)的迅速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備超長(zhǎng)超負(fù)荷運(yùn)行，軸承磨損日益嚴(yán)重[1]，不僅對(duì)機(jī)械運(yùn)行和加工中的精度、穩(wěn)定性和機(jī)械壽命帶來(lái)了影響，嚴(yán)重危害了機(jī)械使用壽命，而且降低了生產(chǎn)效率，增加了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)潤(rùn)滑裝置解決了人工加油脂的隨意性和安全隱患，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)定時(shí)、定量、定點(diǎn)潤(rùn)滑功能，使設(shè)備潤(rùn)滑時(shí)間精確，隨需設(shè)定；從而適應(yīng)各種動(dòng)力機(jī)械潤(rùn)滑減少機(jī)器間的相對(duì)摩擦，減輕了維護(hù)人員的工作強(qiáng)度[2～3]。

1 自動(dòng)潤(rùn)滑裝置結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理

■1.1 自動(dòng)潤(rùn)滑裝置的結(jié)構(gòu)

如圖1所示為該自動(dòng)潤(rùn)滑裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置由筒體、彈簧、油包、控制器、支架、接頭和螺母等部件組成。油包、控制器和彈簧等部件安裝在筒體中，靠彈簧的作用力將油包中的潤(rùn)滑油脂擠入控制器的噴油腔，在單片機(jī)控制下，撥叉將潤(rùn)滑油脂從噴油口經(jīng)過(guò)渡接頭噴入目標(biāo)位置。

圖1 自動(dòng)潤(rùn)滑裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

■1.2 自動(dòng)潤(rùn)滑裝置定時(shí)、定量工作機(jī)理

定時(shí)工作原理：自動(dòng)潤(rùn)滑裝置可依據(jù)設(shè)備潤(rùn)滑需要設(shè)定添加潤(rùn)滑加油周期（間隔加油時(shí)間），潤(rùn)滑加油周期設(shè)定通過(guò)控制器上的撥碼開(kāi)關(guān)完成的。撥碼開(kāi)關(guān)用來(lái)設(shè)定時(shí)間間隔，共分有0-9個(gè)檔調(diào)節(jié)?！?”檔位顯示系統(tǒng)關(guān)閉不工作，“9”檔位加油周期為60s，用做潤(rùn)滑正常運(yùn)行測(cè)試用，調(diào)節(jié)至“1”檔時(shí)，相對(duì)潤(rùn)滑加油周期為兩個(gè)小時(shí)，不同檔位對(duì)應(yīng)不同潤(rùn)滑加油周期如表1所示。

表1 加油周期設(shè)置表

定量工作原理：對(duì)于不同機(jī)械設(shè)備所需潤(rùn)滑油量是不同的，按照實(shí)際需要給定量，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定不同給油間隔，來(lái)確定總的供給量。每次的潤(rùn)滑油的給定量由電機(jī)通電時(shí)間來(lái)確定，這個(gè)時(shí)間由單片機(jī)程序控制。在30bar壓力下，電機(jī)通電一次，自動(dòng)潤(rùn)滑裝置大約排出0.65cc的潤(rùn)滑油。

定時(shí)和定量控制利用單片機(jī)對(duì)PWM信號(hào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法。因?yàn)镻WM信號(hào)軟件實(shí)現(xiàn)的核心是單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，所以通過(guò)控制定時(shí)計(jì)數(shù)器初值，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的定時(shí)定間隔控制，從而達(dá)到定時(shí)定量潤(rùn)滑的目的[4～5]。

■1.3 噴油機(jī)構(gòu)原理

噴油機(jī)構(gòu)如圖2所示。直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)齒輪減速器將力矩放大，帶動(dòng)撥叉動(dòng)作，將潤(rùn)滑油擠壓經(jīng)噴油口輸出，從而達(dá)到自動(dòng)加油的目的。

圖2 噴油機(jī)構(gòu)

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

■2.1 控制電路設(shè)計(jì)

控制電路原理圖如圖3所示。電路由單片機(jī)TS3P344N、控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L9110、撥碼開(kāi)關(guān)、電源濾波電路、電壓采樣電路、報(bào)警電路和指示電路等組成。

圖3 控制電路原理圖

■2.2 程序設(shè)計(jì)

程序主要由主函數(shù)和子函數(shù)組成，子函數(shù)包括有初始化函數(shù)、ADC函數(shù)、LED顯示函數(shù)、電機(jī)控制函數(shù)。主函數(shù)以及各子函數(shù)的流程圖如圖4所示。

主函數(shù)用于管理流程執(zhí)行子函數(shù)。初始化函數(shù)包括有看門(mén)狗初始化、中斷初始化、IO初始化計(jì)時(shí)等程序，初始化還有一個(gè)重要的工作，設(shè)置單片機(jī)處于低功耗模式，盡可能少使用電池能量。ADC函數(shù)用于讀取單片機(jī)內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果，根據(jù)改系統(tǒng)的工作對(duì)電池電壓檢測(cè)的要求，采用查詢(xún)方式即可，分辨率不需太高，只需取其高八位（分辨率1/255）。LED顯示函數(shù)用于顯示電池電量，有3個(gè)檔位，當(dāng)電池電壓大于5.3V，電池屬于正常工作電壓范圍，點(diǎn)亮正常的LED，如果電池電壓小于5.3V且大于4.5V，則點(diǎn)亮欠壓的LED，慢速驅(qū)動(dòng)蜂鳴器提醒用戶(hù)需要注意電池電壓，若電壓小于4.5V，則點(diǎn)亮失壓LED，快速驅(qū)動(dòng)蜂鳴器用于提醒用戶(hù)盡快更換電池。電機(jī)控制函數(shù)是根據(jù)編碼器的狀態(tài)，處理?yè)艽a開(kāi)關(guān)值，用于接收外部檔位設(shè)定值，產(chǎn)生相應(yīng)的控制電機(jī)脈沖的周期和脈寬。

單片機(jī)TS3P344N具有兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器[6]。因?yàn)镻WM信號(hào)軟件實(shí)現(xiàn)的核心是單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，所以通過(guò)控制定時(shí)計(jì)數(shù)器初值，從而可以實(shí)現(xiàn)從TS3P344N的任意輸出口定時(shí)脈沖波形，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的定時(shí)定間隔控制[7]。TS3P344N的P0.3、P0.4、P0.5、和 P1.6分別接撥碼開(kāi)關(guān)輸出8421，低電平有效。P1.5口為PWM波輸出，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的L9110SD的IB輸入端，驅(qū)動(dòng)芯片接通電機(jī)，定時(shí)定量控制DC電機(jī)工作[7]。編碼器開(kāi)關(guān)設(shè)定工作指令，不同數(shù)碼，對(duì)應(yīng)不同潤(rùn)滑油量。TS3P344N的P0.2模數(shù)轉(zhuǎn)換口，檢測(cè)電池電壓，當(dāng)?shù)陀?.3V時(shí)，P0.6輸出閃光信號(hào)指示LED發(fā)光；同時(shí)P0.2輸出音頻報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，提醒更換電池。

3 試驗(yàn)結(jié)果

該自動(dòng)潤(rùn)滑裝置油包的容量為1000cc。用第9檔，每分鐘潤(rùn)滑加油一次，進(jìn)行油脂消耗情況測(cè)試。并用第1檔，每2小時(shí)加油一次，進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證時(shí)間為5天。根據(jù)試驗(yàn)的測(cè)試數(shù)據(jù)，推算出2-8檔油包使用天數(shù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 加油周期設(shè)置及油包使用周期試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

其余也檢查驗(yàn)證了控制器撥碼開(kāi)關(guān)窗口指示燈是否正常按時(shí)閃亮（工作指示燈每30s閃亮一次）。驗(yàn)證了當(dāng)電池電壓小于5.3V后，報(bào)警裝置是否工作。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，證明該裝置工作可靠。

圖4 控制程序流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

該自動(dòng)潤(rùn)滑裝置具有以下特點(diǎn)。

（1）節(jié)約油脂，所消耗的油脂為人工加油的1/60，是集中潤(rùn)滑的1/30，即使在惡劣的負(fù)荷環(huán)境下也可減少所需油脂的一半。（2）定時(shí)、定量?？朔斯ぜ佑碗S意性，同時(shí)提高了安全性，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。（3）降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)檢修周期2～3倍。大大節(jié)約了設(shè)備維護(hù)檢修成本。（4）密封性極強(qiáng)，油脂無(wú)泄漏，對(duì)環(huán)境也大大的減少了傷害。（5）只需配置四節(jié)1.5V節(jié)能電池，就能維持工作六到八個(gè)月的時(shí)間。

該自動(dòng)潤(rùn)滑裝置適用性強(qiáng)，廣泛用于冶金、電力、建筑、化工等行業(yè)所有機(jī)械設(shè)備中軸承的油脂潤(rùn)滑。特別適用于高空、偏遠(yuǎn)機(jī)械部分和灰塵大、危險(xiǎn)與惡劣環(huán)境中使用。在各大鋼廠、水泥廠、電廠等企業(yè)的橋式吊、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、皮帶機(jī)、提升機(jī)等部分安裝使用，具有十分良好的應(yīng)用前景。