基于AMESim的油气润滑递进式分配器特性的仿真与分析

第11期蔡阿利等基于AMESIM的油气润滑递进式分配器特性的仿真与分析147在搭建仿真模型的过程中加入了节流阀，用以调节所需的油液流量及压力。节流阀的节流孔径根据实际管道选择通径6MM，在研究分配器内部结构和黏性摩擦系数对其工作特性的影响时，设置初始孔径为08MM，最大信号输人为50，初始信号输入为30，01S内保持并循环，即节流阀出口压力保持在19MPA左右，流量为05LMIN。3仿真结果及分析31递进式分配器递进式结构对其工作特性的影响图3给出了活塞的力一时间曲线。活塞的左右腔交替供油，因此活塞受力情况也相应变化。以左腔进油为例，右腔对活塞压力为负载压力与活塞右端面积之积，其值保持在3925N左右。而左腔对活塞压力为进油压力与左端面积之积，可以看出该值随时间变化有明显的波动。图4给出了3个活塞位移一时间曲线。可见3个活塞的运动并非一个活塞运动到底后另一个活塞再运动，活塞运动时存在着重叠区域。由图4虚线A处，活塞未运动到端部时活塞便开始运动了；同理，在虚线B处，活塞未运动到端部时活塞I便开始运动。正是由于这一重叠区域的存在，使得活塞在连续受力时发生进油腔力波动。L一活塞左腔进油给活塞的力2一活塞右腔进油给活塞的力3O20G10基蠢010203O时间S图3活塞力一时间曲线型时间S图43个活塞位移一时问曲线图5给出了递进式分配器进出油口流量一时间曲线。由图5可见分配器进油口处产生的流量波动与出油口处产生的流量波动相吻合，与活塞重叠运动有关。因此，重叠运动也对分配器进出油口流量产生了影响。由于递进式分配器的结构原因，使得3个活塞在运动时会产生一段时间的重叠，此重叠影响了分配器动态特性。L0、08鱼目0604蝴1斌021一分配器进油口流量2一出油口L流量3一出油口6流量4出油1215流量5一出油口4流量1_R一_T一R。厂厂厂。广RRRF厂厂厂厂厂RR厂厂厂I厂厂，一1LILLIIILIILIILILII时间，S图5递进式分配器进出油口流量一时问曲线32黏性摩擦系数对递进式分配器工作特性的影响仿真中设定活塞的黏性摩擦系数B分别为L000，1500，2000，2500，3000NSM，节流阀按照初始时参数设置，仿真时间为05S，步长为00001S。图6和图7分别给出了黏性摩擦系数分别为1000，1500，2000，2500，3000NSM时活塞的位移一时间曲线和出油口流量一时间曲线。L一黏性摩擦系数1000NSM2一黏性摩擦系数1500NSM黏性摩擦系数2000NSM4黏性摩擦系数2500NSM5_黏性摩擦系数3000NSM32目1宴1_23皇鲁二爝时间，S图6不同黏性摩擦系数下活塞位移一时间曲线L一黏性摩擦系数1000NSM2一黏性摩擦系数1500NSM卜黏性摩擦系数2000NSM4一黏性摩擦系数2500NSMS一黏性摩擦系数3000NSMO0102030405时间S图7不同黏性摩擦系数下出油口流量一时间曲线由图6可见黏性摩擦力的存在对活塞运动情况影响较大。黏性摩擦系数越大，黏性摩擦力越大，活塞的动作越平缓，且在活塞回程运动时，由于黏性摩擦力的作用，活塞的动作会滞后。由图7可见随着黏性摩擦系数的增加，出油口的瞬时润滑油流量随之变小，但出油口出油时间增加，最大增加量为0052S，且出油间歇加大。6543210L00OO000148机床与液压第42卷33供油量和供油压力对递进式分配器工作特性的影响调节节流阀的开口可以做到对流量、压力的控制。节流孔通径设为6MM，设定输入最大信号SIG6000，这里的仿真信号主要用于控制节流阀节流面积，不同的信号下计算得到的节流阀的各个参数如表2所示。由表2可见，输入信号大于150时除节流面积外，其他仿真变量均达到相对稳定的值，故选择输入信号为150作参照。表2节流阀输入信号与对应的仿真变量图8给出了输入信号为10、15、20、30、150时的活塞位移一时间曲线。图9给出了输入信号为50、80、100、120、150时活塞位移一时间曲线。3O20G10暑蠢0晕1O20303020日10昌蠢0犁一10203O1一输入102输入153一输入2O|一输入305一输入150时间S图8输入信号为10、15、2O、30、150时活塞位移曲线L一输入502一输SO3一输入L004一输入12OS一输入15OOO2O4O60810时间，S图9输入信号为50、80、100、120、150时活塞位移曲线图1012给出了不同输入信号下分配器出油15I流量、节流阀出口流量和压力曲线。07O6O5O40302爆01001詈目嘲馕图10分配器出油口流量曲线L一信号1O2一信号15卜信号204一信号305一信号506一信号8O7一信号1008一信号1209一信间，S节流阀出口流量曲线NO图0第11期蔡阿利等基于AMESIM的油气润滑递进式分配器特性的仿真与分析14900ZU40608I0时间S图12节流阀出口压力曲线由图8可见当输入信号为1O、15、20、30时与输入信号150相比较，活塞的位移曲线有着明显不同，输入信号越小活塞的运动周期越长，运动频率越大；由图10可见出油口流量随着活塞位移变化也有较大的变化，可以认为此时相应信号对应的节流效果明显。因此，在此输入信号范围内，随着节流面积的增大，活塞的位移变化频率增加，出油口瞬时流量明显增大。由图11和图12可见在这一范围内节流阀出口流量及压力较为平稳。因此，节流面积在这一范围内可以较为精确地对递进式分配器的工作状态进行调节。由图9可见当输入信号为5O、80、100、120时，虽然节流面积有明显变化，但活塞位移变化及出油口流量曲线重合度较高，此时可以认为当输入信号大于50后，节流阀相应的节流口对应的节流面积对系统的节流效果较小，即对递进式分配器的动态特性调节作用较小。综上可以得到针对该种型号的节流阀，当输入信号在10150变化时，1S内活塞的动作次数随着输入信号的增加而增加，而供油频率亦随着活塞动作频率的增加而增加，输入信号在L050范围内递进式分配器的动态特性变化较大。输入信号达到150后，节流阀出口流量稳定在07LMIN，且出口压力也不再增加。此时，分配器出油口流量也稳定在07LMIN，且出油频率也保持稳定。4结论在分析递进式分配器工作原理的基础上，利用AMESIM搭建了递进式分配器的仿真模型，对不同工况下递进式分配器的动态特性进行了分析，得到了如下结论1递进式分配器3个活塞顺序运动时，当一个活塞尚未完全运动到端部时，下一个活塞便开始动作，此重叠运动会导致系统流量及压力的波动。2随着黏性摩擦系数的增加，活塞的运动趋于滞后，系统出油口流量降低，但出油时间延长。合理的黏性摩擦系数有助于系统出油稳定。3随着节流阀节流面积的增加，系统流量随之增加，而流量、压力的不稳定性也随之增大；当节流阀节流面积达到一定数值后，流量保持在一定值并伴随着较大的波动。4分析了节流阀节流面积对分配器出油口流量的影响，为后续实现油气润滑系统的闭环控制提供了重要参数。参考文献1唐智敏油雾润滑和油气润滑C中国机械工程学会摩擦学分会润滑技术专业委员会第十届学术年会南宁会议论文集，200634382周小明提高油气润滑使用效果的措施J机床与液压，200481801813杨中和，刘厚飞TURBOLUB油气润滑技术五J润滑与密封，2003592954任忠星油气润滑技术在医疗器械轴承中的应用J哈尔滨轴承，2009354565李发宏油气润滑系统在加热炉辊道轴承润滑上的应用J莱钢科技，2010241446刘艳萍油气润滑技术及其在有色行业的应用J有色设备，2004532337MARTHALERKEVINJCONVERSIONOFFINISHINGROLLSTANDFROMGREASELUBFICIONTOOILAIRC2007IRONSTEELTECHNOLOGYCONFERENCEAISTECH2007，200832358HOHNBR，MICHAELISK，OTYOHPMINIMISEDGEARLUBFICIONBYAMINIMUMOILAIRFLOWRATEJTRIBOLOGYOFENGINEEREDSURFACES，2009，2664614679张永峰油气润滑系统应用理论与实验研究D秦皇岛燕山大学，20111O邱铭君，赵航，姚培AMESIM软件及其应用J路面机