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上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 集中供液系統(tǒng)的作用

在發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域中，必須要對(duì)零部件進(jìn)行精密的加工，以保證裝機(jī)質(zhì)量，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。加工中心作為一種可以實(shí)現(xiàn)高精度加工的設(shè)備，為了確保其加工質(zhì)量，需要對(duì)加工中心的切削供液系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以提高工作效率和加工精度。而集中供液就是一種優(yōu)化加工中心切削過(guò)濾系統(tǒng)的方法，通過(guò)對(duì)設(shè)備切削供液系統(tǒng)的消除替代，以減小設(shè)備的體積和占地空間，為加工中心提供更加穩(wěn)定、過(guò)濾精度更高的切削液供應(yīng)，解決因單臺(tái)設(shè)備切削液過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾精度不一的難題，從而提高工件加工質(zhì)量和效率。此外，集中供液系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備加工過(guò)程的精確控制和管理，為發(fā)動(dòng)機(jī)制造提供更高效、更精密的生產(chǎn)手段。

2 集中供液系統(tǒng)的原理

集中供液系統(tǒng)為加工中心提供切削液，這種系統(tǒng)通常由一個(gè)大型集中過(guò)濾系統(tǒng)和多臺(tái)加工中心組成。過(guò)濾冷卻后的切削液通過(guò)管道輸送到每臺(tái)加工中心的切削冷卻系統(tǒng)中，而每臺(tái)加工中心都可以通過(guò)閥門(mén)控制切削液的流量和壓力，以實(shí)現(xiàn)各種加工操作。

集中供液系統(tǒng)主要由回液系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、供液系統(tǒng)組成，主要部件有：粗過(guò)濾水箱、精過(guò)濾水箱、備用水箱、供液泵、中轉(zhuǎn)站、排屑機(jī)等。由圖1可知，其工作流程為：加工中心碎屑泵將切削液連同鐵屑輸送至中轉(zhuǎn)站，通過(guò)中轉(zhuǎn)站回液泵將切削液輸送至粗過(guò)濾水箱，經(jīng)過(guò)粗過(guò)濾后的切削液再由聯(lián)通口流至精過(guò)濾水箱進(jìn)行二次過(guò)濾，再由供液泵將切削液輸送到生產(chǎn)線每臺(tái)加工中心，在這個(gè)輸送過(guò)程中，切削液還要經(jīng)過(guò)反沖洗過(guò)濾器與熱交換器，使其過(guò)濾精度及溫度均達(dá)到使用要求。以下將從回液系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、供液系統(tǒng)入手，詳細(xì)介紹其應(yīng)用原理。

圖1 集中供液流程圖

2.1 回液系統(tǒng)

由圖2 可知，回液系統(tǒng)的作用是將設(shè)備的切削液輸送回粗過(guò)濾水箱，其主要由碎屑泵與中轉(zhuǎn)站組成。通過(guò)每臺(tái)的碎屑泵將切削液抽至中轉(zhuǎn)站，再由中轉(zhuǎn)站上的回液泵將切削液抽回集中過(guò)濾水箱。

圖2 設(shè)備回液示意圖

2.1.1 碎屑泵

碎屑泵在該系統(tǒng)中起到碎屑與抽液的作用，通過(guò)泵體前端攪拌頭與碎屑剪的轉(zhuǎn)動(dòng)，將鐵屑打散并粉碎，與切削液一同抽至中轉(zhuǎn)站。

2.1.2 中轉(zhuǎn)站

中轉(zhuǎn)站的作用是將切削液抽回過(guò)濾水箱。由圖3 可知，其主要由水箱本體、液位傳感器、回液泵組成。液位傳感器有3 個(gè)，分別為低液位、高液位、極高液位。回液泵有2 個(gè)，分別為A 泵與B 泵，每臺(tái)泵組出口端有球形止回閥及手動(dòng)閥。當(dāng)水箱中切削液達(dá)到高液位時(shí)傳感器接通，A 泵啟動(dòng)抽液，當(dāng)液位下降至低液位傳感器斷開(kāi)時(shí)，A 泵停止抽液，此時(shí)止回閥內(nèi)鋼球復(fù)位，防止管路切削液倒流。若A 泵抽液后液位還在上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)極高液傳感器接通時(shí)，B 泵啟動(dòng)，兩個(gè)回液泵同時(shí)運(yùn)行抽液，使液位快速下降，防止切削液溢出。

圖3 中轉(zhuǎn)站結(jié)構(gòu)圖

2.2 過(guò)濾系統(tǒng)

過(guò)濾系統(tǒng)由粗過(guò)濾、精過(guò)濾、反沖洗過(guò)濾組成。主要是過(guò)濾去除污液中的鐵屑及油膜，完成初級(jí)過(guò)濾。

2.2.1 粗過(guò)濾

粗過(guò)濾水箱主要由排屑鏈與油水分離器組成。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，排屑鏈不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，刮板將沉在水箱底部的大顆粒鐵屑排出。粗過(guò)濾的運(yùn)行可設(shè)定連續(xù)運(yùn)行模式和間歇運(yùn)行模式，為防止鐵屑堆積而加大排屑電機(jī)負(fù)載，通常設(shè)定為連續(xù)運(yùn)行模式。而浮在水箱表面的油膜附著在油水分離器撇油帶上，通過(guò)撇油帶的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，油膜被刮出水箱。通過(guò)粗過(guò)濾后的切削液通過(guò)聯(lián)通管流至精過(guò)濾水箱。

2.2.2 精過(guò)濾

由圖4 可知，精過(guò)濾水箱結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，相對(duì)于粗過(guò)濾，增加了循環(huán)帶及濾紙進(jìn)行二次過(guò)濾。沉降在水箱底部的鐵屑顆粒物及水箱其他雜質(zhì)附著在濾紙、循環(huán)帶上被帶出，經(jīng)過(guò)二次過(guò)濾的切削液滲透到水箱底部的真空箱，供液泵從真空箱抽液。因循環(huán)帶在設(shè)備上需重復(fù)使用，所以在機(jī)頭倉(cāng)部分設(shè)置了循環(huán)帶清潔裝置，通過(guò)對(duì)循環(huán)帶的振打、沖洗、吹氣，去除附著的鐵屑。精過(guò)濾的走紙方式為間歇走紙，走紙條件有三種：手動(dòng)走紙、真空負(fù)壓走紙和時(shí)間間隔走紙。真空負(fù)壓走紙為當(dāng)濾紙及循環(huán)帶臟堵時(shí)，液無(wú)法滲透到真空箱，而供液泵不斷的抽液使真空箱產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)負(fù)壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)走紙。時(shí)間走紙為當(dāng)達(dá)到設(shè)定的間隔時(shí)間時(shí)，啟動(dòng)走紙。

圖4 精過(guò)濾水箱結(jié)構(gòu)圖

2.2.3 反沖洗過(guò)濾

反沖洗過(guò)濾器安裝在供液管路上。由圖5可知，需過(guò)濾的切削液從內(nèi)向外流過(guò)反沖洗過(guò)濾器的線隙式濾芯，液中的固體顆粒截留在濾芯內(nèi)側(cè)，經(jīng)過(guò)再次過(guò)濾的切削液輸送到供液管路。隨著顆粒截留的增多，過(guò)濾器進(jìn)液側(cè)和出液側(cè)之間的壓差增大，若壓差達(dá)到設(shè)置的觸發(fā)壓差便開(kāi)始自動(dòng)反沖洗。反沖洗啟動(dòng)的條件有三個(gè)，分別為：超過(guò)觸發(fā)壓差、超過(guò)設(shè)定的觸發(fā)時(shí)間、按手動(dòng)反沖鍵。

圖5 反沖洗過(guò)濾示意圖

反沖洗一旦開(kāi)始進(jìn)行，則反沖洗過(guò)濾器即開(kāi)始清洗濾芯。齒輪電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)清洗濾芯下面的沖洗臂，通過(guò)定位開(kāi)關(guān)正對(duì)其中一根濾芯，電機(jī)停轉(zhuǎn)，這時(shí)進(jìn)入預(yù)反沖洗濾芯的受污染液流被中斷，濾芯內(nèi)側(cè)與沖洗臂及反沖洗管路連通。反沖洗閥迅速開(kāi)啟，在出液側(cè)與反沖洗管路之間產(chǎn)生了一個(gè)壓降，壓降把一小部分切削液逆向沖入預(yù)清洗的濾芯。聚積在濾芯內(nèi)側(cè)的污染顆粒物被反向壓力沖進(jìn)反沖洗管路，排出過(guò)濾器。每個(gè)濾芯的反沖洗時(shí)間約 1.5 秒，時(shí)間一過(guò)，反沖洗閥立即關(guān)閉。電機(jī)再次轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)定位開(kāi)關(guān)使沖洗臂正對(duì)下一根濾芯進(jìn)行清洗。依次類(lèi)推，這樣所有濾芯被依次清洗。所有濾芯都被清洗后，通過(guò)零位開(kāi)關(guān)，沖洗臂回到初始位置，反沖洗循環(huán)結(jié)束。

2.3 溫控系統(tǒng)

供液回路中的溫度控制主要由板式熱交換器、三通調(diào)節(jié)閥與變頻泵來(lái)完成，切削液在輸送的過(guò)程流經(jīng)熱交換器與冷凍水進(jìn)行熱量交換。

2.3.1 熱交換器

熱交換器安裝在反沖洗過(guò)濾器的出口端。流經(jīng)熱交換器的冷凍水與切削液，中間間隔一種壓制成特殊波紋的薄金屬板組，熱量從一側(cè)介質(zhì)傳遞到另一側(cè)介質(zhì)中，從而進(jìn)行熱量交換。

2.3.2 三通調(diào)節(jié)閥

三通調(diào)節(jié)閥安裝在熱交換器前端冷凍水進(jìn)液管路上，通過(guò)供液管路的溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控切削液溫度，將溫度反饋給三通調(diào)節(jié)閥，當(dāng)供液溫度升高或降低時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)調(diào)節(jié)打開(kāi)的大小，控制流經(jīng)熱交換器冷凍水的流量，從而穩(wěn)定供液溫度。

2.3.3 變頻泵

變頻泵安裝在熱交換器前端切削液進(jìn)液管路上，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入熱交換器的切削液壓力與流量，以提高熱交換的效率，其作用基本與三通調(diào)節(jié)閥一致，都為穩(wěn)定系統(tǒng)切削液供液溫度。

2.4 供液系統(tǒng)

供液系統(tǒng)主要控制切削液的輸送，供液泵從精過(guò)濾底部的真空箱將干凈的切削液抽出，通過(guò)供液管路供給到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。供液系統(tǒng)主要研究供液泵的投入管理。

2.4.1 泵的管理

供給泵組由多臺(tái)泵組成。供液泵組中每個(gè)泵都配備變頻器控制，從而確保供液管路中的切削液壓力保持穩(wěn)定。設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，泵組的第一個(gè)泵通過(guò)變頻器進(jìn)行漸進(jìn)式的啟動(dòng)，并在管道加注期間減速運(yùn)轉(zhuǎn)，管道注滿后，泵以系統(tǒng)設(shè)定壓力下的速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備切削液流量需求加大時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)繼續(xù)投入泵組運(yùn)行，滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。當(dāng)流量需求小時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)退出泵組運(yùn)行。每臺(tái)泵組的運(yùn)行都會(huì)被系統(tǒng)記錄工作時(shí)間，當(dāng)設(shè)備停機(jī)后重新啟動(dòng)時(shí)，將從記錄工作時(shí)間最少的泵組開(kāi)始投入運(yùn)行，從而均衡每臺(tái)泵組的運(yùn)行時(shí)間。

3 集中供液系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

集中供液系統(tǒng)與單機(jī)配備分散的切削液供液系統(tǒng)相比，具備明顯優(yōu)點(diǎn)。它可對(duì)切削液進(jìn)行集中的過(guò)濾、除油、增氧、殺菌，實(shí)現(xiàn)對(duì)其濃度、pH 值和菌落數(shù)的控制，從而保證切削液不發(fā)生變質(zhì)，延長(zhǎng)液的使用壽命。切削液的集中過(guò)濾和循環(huán)使用，在降低生產(chǎn)成本、降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度、改善車(chē)間工作環(huán)境、減少環(huán)境污染的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變質(zhì)切削液的集中處理，從而進(jìn)一步減少對(duì)環(huán)境的污染。重要的是，切削液集中供液系統(tǒng)能使切削液質(zhì)量長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體切削加工的需求。

3.2 缺點(diǎn)

集中供液系統(tǒng)的切削液質(zhì)量控制要求高，否則容易滋生細(xì)菌使切削液變質(zhì)，影響工件加工質(zhì)量。還有其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，日常操作和維護(hù)要求嚴(yán)格，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)較為困難，且設(shè)備故障時(shí)波及范圍廣，易造成生產(chǎn)線整線停線，對(duì)員工的專(zhuān)業(yè)技能要求相對(duì)較高。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)詳細(xì)介紹集中供液系統(tǒng)的組成及主要部件的工作原理，進(jìn)一步了解其使用特性。相較于傳統(tǒng)的單機(jī)過(guò)濾系統(tǒng)，集中供液系統(tǒng)特點(diǎn)突出、優(yōu)勢(shì)明顯，是今后汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工，及其他機(jī)械加工設(shè)備的應(yīng)用方向，推廣性強(qiáng)，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。