机床冷却机组油箱漏油的原因分析及预防技术

机床冷却机组油箱漏油的原因分析及预防技术

杨玉丽 1 李德念 1

（珠海格力电器股份有限公司 ,广东 珠海 519070）

[摘要]文章基于机床冷却机组油箱漏油的失效机理，从长期试验机床冷却机组油箱发生泄漏异常事件，通过问题复现，结构分析验证等分析方法，最终确认为因设计缺陷，机床冷却机组在运行时机床主轴循环回油箱的油介因流速较快，扬程较长，导致油介吸附在油箱盖上，随着时间的推移越聚越多，然后沿着盖板缝隙流出油箱外部。文章最后对机床冷却机组油箱漏油问题提出了预防规避措施。

[关键词]机床；冷却机组；油箱；漏油；预防

引言

机床冷却机组是一种高效节能、环保可靠的特种冷却设备^［1-2］，专为各类数控加工机床^［1］（线切割、磨床、加工中心等）提供冷水或冷油^［2］。而油箱作为机床冷却机组关键的部件，其在机床冷却机组中主要作用为贮油，其一但发生泄漏，直接导致油量的流失，且影响现场，从而影响消费者信心，本文结合了某客户机床冷却机组在正常使用过程中油箱发生泄漏异常问题，确定了失效机理，并提出了针对性预防改善措施^［3］。

1机床冷却机的概述

机床冷却机组是一种高效节能^［2］、环保可靠的特种冷却设备^［1］，专为各类数控加工机床^［1］（线切割、磨床、加工中心等）提供冷水或冷油^［2］。由于数控机床工作运行时主轴属于高速运转状态，在内部机械运动热能（摩擦热）及周围环境热能（环境温度）的共同作用下^［3］，会形成一个非稳态温度场，在该非稳态温度场下^［3］，机床主轴、轴承系统、主轴立柱、丝杆、床身都会因为温度差而发生热变形^［4］，从而降低机床的加工精度^［3］。

其工作原理，同常规空调类似，主要关键结构件包括：压缩机、冷凝器（翅片管换热器）、电子膨胀阀^［5］、蒸发器（板式换热器）^［6］、毛细管、注氟嘴、油泵、油箱等。是利用低压气态工介在蒸发器里与周围的水或油进行热交换蒸发吸收热量，蒸发器将液态冷媒蒸发成低压低温蒸汽，低压低温蒸汽态的冷媒进入到压缩机内部^［7-8］，经过压缩机压缩，将低压低温蒸汽压缩成高温高压蒸汽^［8］，随后流入冷凝器，在冷凝器里与室内的水或油进行热交换^［7-8］，高温高压的蒸汽的部份热量被水或油吸收，水或油的温度变高，冷媒放热变成高压高温液态^［7］，冷凝器冷凝过程温度不变，随后流入节流装置进行节流，节流过程快速降温^［8］，冷媒变成低温低压的液态^［7］，然后的冷媒再流回到蒸发器中进行换热交换蒸发^［8］，如此反复循环，从而实现冷却机的整个制冷过程^［1-8］，而油箱在机床冷却机组主要起到贮油的作用，如图1所示；

图1 系统件基本模块示意图

2机床冷却机组油箱漏油的失效分析

2.1失效现象

长期试验过程发现在使用机床冷却机组使用过程中油箱出现漏油。

2.2油箱结构检查分析

油箱部件主要由：注油口、排油口、回油口、吸油口、液位计、电加热、油箱盖等部件组成，如图a所示；由于整个循环运行过程存在泵吸力，为防止油箱变形及油泵运行异常，油箱无法设计成全部密封结构，该油箱结构采用的分体式结构。

图2 油箱结构示意图

2.3问题复现

为进进一步核实问题复现，抽取一台机床冷却机组进行循环测试，运行48 h后，拆机检查发现密封海绵、油箱盖、箱体与油箱盖接触面均有油渍，如图3所示。

图3 泄漏图片

拆开油箱盖继续运行观察发现，当机组运行时油箱回油口存在较大流速，并存在喷洒着附油箱盖现象，长时间运行后油量聚集一定量时会沿盖板缝隙流出油箱外部，如图4示。

a 回油状态图 b 渗漏位置

图4 运行油箱状态图

3结语

综合以上分析判定导致此次机床冷却机组油箱漏油的主要原因为：机床冷却机组在运行时机床主轴循环回油箱的油介流速较快，扬程较长，导致油介吸附在油箱盖上，随着时间的推移越聚越多，最后沿着盖板缝隙流出油箱外部。

结合以上分析，对机床冷却机组油箱设计提出以下两项预防措施：

1. 针对油冷却机油箱可设计为全密闭性结构，出油口采用间隙直插，可杜绝由于机器长期运行、搬运、注油等过程导致的油溢出情况。

2. 在油箱内回油口处增加弯管接头，使循环回油箱的油介直接流入油箱体，如图
   5所示，有效防止了油介随油箱盖渗出油箱外部的问题。

图5 回油管整改方案

参考文献

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2. 珠海格力智能装备有限公司. 201910120324.1[P] . 中文专利全文数据库.2019.02.16

3. 张瑜. 井口平台隔水管快速接头强度分析及破环模式研究[D] . 中国海洋大学.2015.06.05

4. 赵成寅. 油冷机技术在机床冷却中的应用[J] . 日用电器.2019.09.

5. https://baike.baidu.com/item/%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E9%A3%8E%E5%86%B7%E5%BC%8F%E5%86%B7%E6%B0%B4%E6%9C%BA/15584283. 工业风冷式冷水机[P] . 百度文库.

6. 陈培生，郭诗迪，石 伟，等. 机床冷却机温度控制策略研究[J] . 日用电器.2017.08.

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8. https://wk.baidu.com/view/97ff49f35af5f61fb7360b4c2e3f5727a5e9241b. 氨气回收及治理方案[DB] . 百度文库.2016.06.

9. http://baike.baidu.com/view/7794395.html. 泳池恒温热泵[DB] . 百度百科.2008.04.20

作者简介：杨玉丽（1988.9月-），女，本科，信息工程，中级工程师，暖通技术产品可靠性技术研究