基于AMESim的潤(rùn)滑脂集中輸送系統(tǒng)的研究

王娜 陳衡陽(yáng)

摘要：本文根據(jù)低速重載工況及潤(rùn)滑脂的性能要求，設(shè)計(jì)了液壓驅(qū)動(dòng)的基于低速重載工況的潤(rùn)滑脂集中輸送裝置;通過(guò)AMESim軟件仿真，分析了潤(rùn)滑脂集中輸送裝置的可行性及可靠性，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步進(jìn)行了優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：低速重載;潤(rùn)滑脂輸送;AMESim仿真

0引言

潤(rùn)滑脂是低速重載機(jī)械設(shè)備安全運(yùn)行和有效使用率的重要保證?？煽康臐?rùn)滑輸送設(shè)備是潤(rùn)滑脂能夠輸送到潤(rùn)滑點(diǎn)的基本要求。低速重載設(shè)備的潤(rùn)滑點(diǎn)，一般在設(shè)計(jì)上采用潤(rùn)滑油嘴進(jìn)行潤(rùn)滑脂的注入，但由于工作空間狹窄，使用潤(rùn)滑脂槍或其他潤(rùn)滑脂輸送設(shè)備難以完成潤(rùn)滑脂的加注[1]。而對(duì)一些大型機(jī)械設(shè)備如礦山機(jī)械等，需要加脂的潤(rùn)滑點(diǎn)較多，且一次加潤(rùn)滑脂的量較大，甚至是處于高溫或礦井下等其他危險(xiǎn)的地方，人工加注潤(rùn)滑脂的方法難以實(shí)現(xiàn)，不能滿足摩擦副的潤(rùn)滑要求，從而造成設(shè)備潤(rùn)滑不足[2]。因此，確保潤(rùn)滑脂及時(shí)方便地輸送到潤(rùn)滑點(diǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的可靠運(yùn)行尤為重要。

一、潤(rùn)滑脂的選擇

潤(rùn)滑脂的種類和牌號(hào)很多，應(yīng)用場(chǎng)合也很廣，要選擇恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑脂，不僅需要了解各種潤(rùn)滑脂的特性，還必須了解使用部位的工作條件（如溫度、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、接觸介質(zhì)等）、潤(rùn)滑方式、換油周期等[3]。對(duì)于低速重載的礦井運(yùn)輸設(shè)備，從潤(rùn)滑部位的負(fù)荷和速度方面來(lái)說(shuō)，粘度大、錐入度低的潤(rùn)滑脂更能發(fā)揮潤(rùn)滑脂的優(yōu)越性，對(duì)設(shè)備的潤(rùn)滑收到更好的效果，但同樣，粘度大、錐入度低的潤(rùn)滑脂存在輸送困難的問(wèn)題，集中加注方式不能完成其輸送的要求。為克服輸送難的缺點(diǎn)需設(shè)計(jì)適合低錐入度潤(rùn)滑脂輸送的系統(tǒng)[4]?？紤]到低速重載設(shè)備的工況環(huán)境受到空間布置的限制及潤(rùn)滑設(shè)備的多個(gè)潤(rùn)滑部位的問(wèn)題，潤(rùn)滑脂的輸送選擇液壓集中輸送，這是由于液壓輸送可以采用油管連接，布置靈活，輸送距離不受限制且方便滿足對(duì)潤(rùn)滑設(shè)備的要求。

二、潤(rùn)滑脂輸送系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研可知，低速重載設(shè)備潤(rùn)滑中潤(rùn)滑脂輸送壓力需約為1Mpa。利用AMESim軟件[5]搭建潤(rùn)滑脂加壓輸送系統(tǒng)模型。系統(tǒng)中復(fù)合液壓缸利用軟件中的HCD庫(kù)建模，其他元件使用軟件中的液壓標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，系統(tǒng)模型中的兩個(gè)液壓油特性圖標(biāo)分別代表系統(tǒng)中兩種不同的液體介質(zhì)，液壓油和潤(rùn)滑脂。為了使?jié)櫥訅合到y(tǒng)與實(shí)際相符，在潤(rùn)滑脂液壓輸送系統(tǒng)模型中，復(fù)合液壓缸潤(rùn)滑脂腔的端口連接一個(gè)輸入和一個(gè)輸出單向閥。輸入端單向閥用來(lái)防止?jié)櫥敵鰰r(shí)的反向流動(dòng)，其開啟壓力的參數(shù)設(shè)置應(yīng)當(dāng)盡可能小;輸出端單向閥用來(lái)模擬潤(rùn)滑脂輸出的管道阻力及潤(rùn)滑設(shè)備的開啟壓力。表示的活塞腔室從左往右分別是液壓缸油腔1，液壓缸油腔2，液壓缸潤(rùn)滑脂腔3。輸出端單向閥的開啟壓力設(shè)置分別為0.5Mpa、1Mpa和1.5Mpa。液壓輸送仿真系統(tǒng)的一個(gè)循環(huán)中，液壓缸的工作時(shí)間是10～30s。10～20s時(shí)，三位四通電磁換向閥左位開啟，液壓油進(jìn)入液壓缸2的腔室中，液壓缸1的腔室中排出液壓油，在活塞的帶動(dòng)下液壓缸3內(nèi)開始吸入潤(rùn)滑脂脂;20～30s時(shí)，三位四通電磁換向閥換向，液壓缸1進(jìn)入液壓油，液壓缸2排出液壓油，活塞右移帶動(dòng)潤(rùn)滑脂腔3排脂。

系統(tǒng)輸出壓力及流量仿真結(jié)果，單向閥開啟壓力模擬系統(tǒng)負(fù)載，分別設(shè)置為0.5MPa，1MPa，1.5MPa，相當(dāng)于系統(tǒng)負(fù)載逐漸增大，液壓缸往外排潤(rùn)滑脂的阻力就逐漸越大。在20～30s內(nèi)，單向閥開啟壓力變大，液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)位移變小，液壓缸流量變小，活塞運(yùn)動(dòng)速度變慢，液壓缸3點(diǎn)受力變大。當(dāng)輸出端單向閥開啟壓力增大為1.5Mpa時(shí)，液壓缸的流量和活塞移動(dòng)速度會(huì)因負(fù)荷過(guò)大而出現(xiàn)波動(dòng)，活塞運(yùn)動(dòng)不明顯或基本不動(dòng)，造成潤(rùn)滑脂難以排出，甚至沒(méi)有流量。

從上述分析可知，當(dāng)輸出端單向閥設(shè)置開啟壓力大于1.5Mpa時(shí)，潤(rùn)滑脂很難排出，開啟壓力為1Mpa時(shí)，復(fù)合液壓缸活塞能夠正常移動(dòng)，但液體流入量明顯小于開啟壓力為0.5Mpa的流量。在液壓輸送一次加壓輸送仿真系統(tǒng)中為保證能夠輸出穩(wěn)定的潤(rùn)滑脂，輸出單向閥的開啟壓力設(shè)置為1Mpa，即低錐入度潤(rùn)滑脂一次加壓輸送系統(tǒng)能夠輸出潤(rùn)滑脂壓力為1Mpa。

三、潤(rùn)滑脂液壓輸送系統(tǒng)的建模優(yōu)化

利用軟件建立的潤(rùn)滑脂液壓輸送系統(tǒng)的模型優(yōu)化圖。為提高仿真結(jié)果的精度，在液壓缸的建模元件中加入可變?nèi)莘e和泄漏元件，其液壓系統(tǒng)原理不變。

四、小結(jié)

通過(guò)上述對(duì)復(fù)合液壓缸的優(yōu)化建模及分析，潤(rùn)滑脂液壓輸送加壓仿真系統(tǒng)中，復(fù)合液壓缸壓力和流量參數(shù)的仿真結(jié)果。仿真結(jié)果是在輸出單向閥開啟壓力參數(shù)變化對(duì)液壓缸影響的基礎(chǔ)上驗(yàn)證的。從圖中可以看出，輸出單向閥開啟壓力為1.5Mpa時(shí)，液壓缸的輸出流量沒(méi)有明顯波動(dòng)，且輸出量有較少程度的增加，對(duì)液壓缸各點(diǎn)的作用力沒(méi)有明顯變化。系統(tǒng)優(yōu)化之后可以穩(wěn)定系統(tǒng)，使仿真結(jié)果更加趨于真實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙恒國(guó)，劉旭東，何偉.振動(dòng)篩集中潤(rùn)滑控制系統(tǒng)的研制[J].煤礦機(jī)械，2008，8（29）：99-101.

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[4]王娜.低錐入度潤(rùn)滑脂輸送特性及系統(tǒng)仿真研究[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2014.

[5]劉海麗.基于AMESim的液壓系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)研究[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院，2006.

作者簡(jiǎn)介：王娜（1989-），女，山東滕州人，助教，主要從事液壓系統(tǒng)的研究，通訊地址：山東省滕州市北辛路高鐵新區(qū)山東化工技師學(xué)院