基于AMESim的润滑脂集中输送系统的研究

王娜 陈衡阳

摘要：本文根据低速重载工况及润滑脂的性能要求，设计了液压驱动的基于低速重载工况的润滑脂集中输送装置;通过AMESim软件仿真，分析了润滑脂集中输送装置的可行性及可靠性，并对设计方案进一步进行了优化。

关键词：低速重载;润滑脂输送;AMESim仿真

0引言

润滑脂是低速重载机械设备安全运行和有效使用率的重要保证。可靠的润滑输送设备是润滑脂能够输送到润滑点的基本要求。低速重载设备的润滑点，一般在设计上采用润滑油嘴进行润滑脂的注入，但由于工作空间狭窄，使用润滑脂枪或其他润滑脂输送设备难以完成润滑脂的加注[1]。而对一些大型机械设备如矿山机械等，需要加脂的润滑点较多，且一次加润滑脂的量较大，甚至是处于高温或矿井下等其他危险的地方，人工加注润滑脂的方法难以实现，不能满足摩擦副的润滑要求，从而造成设备润滑不足[2]。因此，确保润滑脂及时方便地输送到润滑点对机械设备的可靠运行尤为重要。

一、润滑脂的选择

润滑脂的种类和牌号很多，应用场合也很广，要选择恰当的润滑脂，不仅需要了解各种润滑脂的特性，还必须了解使用部位的工作条件（如温度、负荷、转速、接触介质等）、润滑方式、换油周期等[3]。对于低速重载的矿井运输设备，从润滑部位的负荷和速度方面来说，粘度大、锥入度低的润滑脂更能发挥润滑脂的优越性，对设备的润滑收到更好的效果，但同样，粘度大、锥入度低的润滑脂存在输送困难的问题，集中加注方式不能完成其输送的要求。为克服输送难的缺点需设计适合低锥入度润滑脂输送的系统[4]。考虑到低速重载设备的工况环境受到空间布置的限制及润滑设备的多个润滑部位的问题，润滑脂的输送选择液压集中输送，这是由于液压输送可以采用油管连接，布置灵活，输送距离不受限制且方便满足对润滑设备的要求。

二、润滑脂输送系统的仿真设计

根据工程经验及现场调研可知，低速重载设备润滑中润滑脂输送压力需约为1Mpa。利用AMESim软件[5]搭建润滑脂加压输送系统模型。系统中复合液压缸利用软件中的HCD库建模，其他元件使用软件中的液压标准库，系统模型中的两个液压油特性图标分别代表系统中两种不同的液体介质，液压油和润滑脂。为了使润滑脂加压系统与实际相符，在润滑脂液压输送系统模型中，复合液压缸润滑脂腔的端口连接一个输入和一个输出单向阀。输入端单向阀用来防止润滑脂输出时的反向流动，其开启压力的参数设置应当尽可能小;输出端单向阀用来模拟润滑脂输出的管道阻力及润滑设备的开启压力。表示的活塞腔室从左往右分别是液压缸油腔1，液压缸油腔2，液压缸润滑脂腔3。输出端单向阀的开启压力设置分别为0.5Mpa、1Mpa和1.5Mpa。液压输送仿真系统的一个循环中，液压缸的工作时间是10～30s。10～20s时，三位四通电磁换向阀左位开启，液压油进入液压缸2的腔室中，液压缸1的腔室中排出液压油，在活塞的带动下液压缸3内开始吸入润滑脂脂;20～30s时，三位四通电磁换向阀换向，液压缸1进入液压油，液压缸2排出液压油，活塞右移带动润滑脂腔3排脂。

系統输出压力及流量仿真结果，单向阀开启压力模拟系统负载，分别设置为0.5MPa，1MPa，1.5MPa，相当于系统负载逐渐增大，液压缸往外排润滑脂的阻力就逐渐越大。在20～30s内，单向阀开启压力变大，液压缸活塞运动位移变小，液压缸流量变小，活塞运动速度变慢，液压缸3点受力变大。当输出端单向阀开启压力增大为1.5Mpa时，液压缸的流量和活塞移动速度会因负荷过大而出现波动，活塞运动不明显或基本不动，造成润滑脂难以排出，甚至没有流量。

从上述分析可知，当输出端单向阀设置开启压力大于1.5Mpa时，润滑脂很难排出，开启压力为1Mpa时，复合液压缸活塞能够正常移动，但液体流入量明显小于开启压力为0.5Mpa的流量。在液压输送一次加压输送仿真系统中为保证能够输出稳定的润滑脂，输出单向阀的开启压力设置为1Mpa，即低锥入度润滑脂一次加压输送系统能够输出润滑脂压力为1Mpa。

三、润滑脂液压输送系统的建模优化

利用软件建立的润滑脂液压输送系统的模型优化图。为提高仿真结果的精度，在液压缸的建模元件中加入可变容积和泄漏元件，其液压系统原理不变。

四、小结

通过上述对复合液压缸的优化建模及分析，润滑脂液压输送加压仿真系统中，复合液压缸压力和流量参数的仿真结果。仿真结果是在输出单向阀开启压力参数变化对液压缸影响的基础上验证的。从图中可以看出，输出单向阀开启压力为1.5Mpa时，液压缸的输出流量没有明显波动，且输出量有较少程度的增加，对液压缸各点的作用力没有明显变化。系统优化之后可以稳定系统，使仿真结果更加趋于真实。

参考文献：

[1]呼靳宏，权振林，采煤机干油集中润滑系统的开发和应用[J].煤矿机械，2012，11（33）：211-213.

[2]赵恒国，刘旭东，何伟.振动筛集中润滑控制系统的研制[J].煤矿机械，2008，8（29）：99-101.

[3]徐云根.高温润滑脂轴承寿命试验方法研究与系统开发[M].杭州：浙江工业大学机械工程学院，2011.

[4]王娜.低锥入度润滑脂输送特性及系统仿真研究[M].徐州：中国矿业大学机械工程学院，2014.

[5]刘海丽.基于AMESim的液压系统建模与仿真技术研究[M].西安：西北工业大学环境工程学院，2006.

作者简介：王娜（1989-），女，山东滕州人，助教，主要从事液压系统的研究，通讯地址：山东省滕州市北辛路高铁新区山东化工技师学院