基于AMESim的潤滑脂集中輸送系統的研究

王娜 陳衡陽

摘要：本文根據低速重載工況及潤滑脂的性能要求，設計了液壓驅動的基于低速重載工況的潤滑脂集中輸送裝置;通過AMESim軟件仿真，分析了潤滑脂集中輸送裝置的可行性及可靠性，并對設計方案進一步進行了優化。

關鍵詞：低速重載;潤滑脂輸送;AMESim仿真

0引言

潤滑脂是低速重載機械設備安全運行和有效使用率的重要保證。可靠的潤滑輸送設備是潤滑脂能夠輸送到潤滑點的基本要求。低速重載設備的潤滑點，一般在設計上采用潤滑油嘴進行潤滑脂的注入，但由于工作空間狹窄，使用潤滑脂槍或其他潤滑脂輸送設備難以完成潤滑脂的加注[1]。而對一些大型機械設備如礦山機械等，需要加脂的潤滑點較多，且一次加潤滑脂的量較大，甚至是處于高溫或礦井下等其他危險的地方，人工加注潤滑脂的方法難以實現，不能滿足摩擦副的潤滑要求，從而造成設備潤滑不足[2]。因此，確保潤滑脂及時方便地輸送到潤滑點對機械設備的可靠運行尤為重要。

一、潤滑脂的選擇

潤滑脂的種類和牌號很多，應用場合也很廣，要選擇恰當的潤滑脂，不僅需要了解各種潤滑脂的特性，還必須了解使用部位的工作條件（如溫度、負荷、轉速、接觸介質等）、潤滑方式、換油周期等[3]。對于低速重載的礦井運輸設備，從潤滑部位的負荷和速度方面來說，粘度大、錐入度低的潤滑脂更能發揮潤滑脂的優越性，對設備的潤滑收到更好的效果，但同樣，粘度大、錐入度低的潤滑脂存在輸送困難的問題，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需設計適合低錐入度潤滑脂輸送的系統[4]。考慮到低速重載設備的工況環境受到空間布置的限制及潤滑設備的多個潤滑部位的問題，潤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潤滑設備的要求。

二、潤滑脂輸送系統的仿真設計

根據工程經驗及現場調研可知，低速重載設備潤滑中潤滑脂輸送壓力需約為1Mpa。利用AMESim軟件[5]搭建潤滑脂加壓輸送系統模型。系統中復合液壓缸利用軟件中的HCD庫建模，其他元件使用軟件中的液壓標準庫，系統模型中的兩個液壓油特性圖標分別代表系統中兩種不同的液體介質，液壓油和潤滑脂。為了使潤滑脂加壓系統與實際相符，在潤滑脂液壓輸送系統模型中，復合液壓缸潤滑脂腔的端口連接一個輸入和一個輸出單向閥。輸入端單向閥用來防止潤滑脂輸出時的反向流動，其開啟壓力的參數設置應當盡可能小;輸出端單向閥用來模擬潤滑脂輸出的管道阻力及潤滑設備的開啟壓力。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，液壓缸潤滑脂腔3。輸出端單向閥的開啟壓力設置分別為0.5Mpa、1Mpa和1.5Mpa。液壓輸送仿真系統的一個循環中，液壓缸的工作時間是10～30s。10～20s時，三位四通電磁換向閥左位開啟，液壓油進入液壓缸2的腔室中，液壓缸1的腔室中排出液壓油，在活塞的帶動下液壓缸3內開始吸入潤滑脂脂;20～30s時，三位四通電磁換向閥換向，液壓缸1進入液壓油，液壓缸2排出液壓油，活塞右移帶動潤滑脂腔3排脂。

系統輸出壓力及流量仿真結果，單向閥開啟壓力模擬系統負載，分別設置為0.5MPa，1MPa，1.5MPa，相當于系統負載逐漸增大，液壓缸往外排潤滑脂的阻力就逐漸越大。在20～30s內，單向閥開啟壓力變大，液壓缸活塞運動位移變小，液壓缸流量變小，活塞運動速度變慢，液壓缸3點受力變大。當輸出端單向閥開啟壓力增大為1.5Mpa時，液壓缸的流量和活塞移動速度會因負荷過大而出現波動，活塞運動不明顯或基本不動，造成潤滑脂難以排出，甚至沒有流量。

從上述分析可知，當輸出端單向閥設置開啟壓力大于1.5Mpa時，潤滑脂很難排出，開啟壓力為1Mpa時，復合液壓缸活塞能夠正常移動，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中為保證能夠輸出穩定的潤滑脂，輸出單向閥的開啟壓力設置為1Mpa，即低錐入度潤滑脂一次加壓輸送系統能夠輸出潤滑脂壓力為1Mpa。

三、潤滑脂液壓輸送系統的建模優化

利用軟件建立的潤滑脂液壓輸送系統的模型優化圖。為提高仿真結果的精度，在液壓缸的建模元件中加入可變容積和泄漏元件，其液壓系統原理不變。

四、小結

通過上述對復合液壓缸的優化建模及分析，潤滑脂液壓輸送加壓仿真系統中，復合液壓缸壓力和流量參數的仿真結果。仿真結果是在輸出單向閥開啟壓力參數變化對液壓缸影響的基礎上驗證的。從圖中可以看出，輸出單向閥開啟壓力為1.5Mpa時，液壓缸的輸出流量沒有明顯波動，且輸出量有較少程度的增加，對液壓缸各點的作用力沒有明顯變化。系統優化之后可以穩定系統，使仿真結果更加趨于真實。

參考文獻：

[1]呼靳宏，權振林，采煤機干油集中潤滑系統的開發和應用[J].煤礦機械，2012，11（33）：211-213.

[2]趙恒國，劉旭東，何偉.振動篩集中潤滑控制系統的研制[J].煤礦機械，2008，8（29）：99-101.

[3]徐云根.高溫潤滑脂軸承壽命試驗方法研究與系統開發[M].杭州：浙江工業大學機械工程學院，2011.

[4]王娜.低錐入度潤滑脂輸送特性及系統仿真研究[M].徐州：中國礦業大學機械工程學院，2014.

[5]劉海麗.基于AMESim的液壓系統建模與仿真技術研究[M].西安：西北工業大學環境工程學院，2006.

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