液黏传动摩擦副油液速度场分析.pdf

2 0 1 2年第1期 煤矿机电 1 3 液黏传动摩擦副油液速度场分析 魏振 华 中国煤炭科工集团 上海研究院 上海 2 0 0 0 3 0 摘要 液黏传动在重型带式输送机上应用广泛 合理选择摩擦副油槽形状有利于排屑和排热 利用流体力学理论 对液黏摩擦 副油液的速度场进行分析 得到合理的结论 关键词 液黏摩擦 速度场分析 温度场分析 流体力学 中图分类号 T H 2 2 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 1 2 0 1 0 0 1 3 0 3 Ve l o ci t y F i e ld An a l y s i s o f L u b r i ca t i n g Oi l i n Vi s co u s Hy d r a u l i c F r i ct i o n a l Co u p l e WEl zh e F 一 h u a S h a n g h a i R e s e a r ch I n s t i t u t e o f C C T E G S h a n g h a i 2 0 0 0 3 0 C h i n a Ab s t r a ct T h e v is co u s h y d r a u l ic t r a n s mis s i o n is w id e l y a p p l i e d in t h e h e a v y d u t y b e l t co n v e y o r s T h e p r o p e r g r o o v e s f o r m o f t h e f r ict io na l co u p l e is a pr e co n d it i o n o f e a s y wit h d r a win g o f ci u mbs a nd h e a t f r o m t h e o i l Th e v e l o ci t y f ie l d o f t h e o il i n t h e f r ict io n a l co u p l e is a n a l y z e d b y t he h y d r o d y n a mic t he o r y a n d co me t o t h e r e a s o n a b l e co n cl us io n K e y wo r d s v is co u s h y d r a u l ic f r ict io n v e l o cit y f ie l d a n a l y s i s t e mp e r a t u r e fi e l d a n a l y s is h y d r o me ch a n ics O 引言 擦剪切力传动和调速 液黏传 动不是依靠液体 的动能和压能 而是依 靠液体的黏滞性和油膜 的剪切力传递动力 变换扭 矩和无级调速 它的调速范围大 能准确 自动控制 故障率低 在长距离 大运量 大功率带式输送机上 应用广泛 J 摩擦副油槽形状 对排 出油液 中的磨 屑和热量有很大影响 因此 有必要 分析摩擦副油 液速度场 F 图1 流体的内摩擦 1 液黏传动工作原理 2 液黏摩擦油液速度场分析 根据牛顿黏性定律 两平板之间充满黏性流体 图 1 下平板 固定 上平板运动 两平板 中间流体 的速度是线性分布 作用在上平板的力为 F V 1 式 中 两平板的相对速度 两平板之间的距离 液体的黏度 液黏传动就是利用主动和被动平板间油膜的摩 取一对摩擦副之间的不可压缩黏性流体进行分 析 不考虑油槽对流场 的影响 油液黏度不变的稳 态过程可 由下列 4组方程表示 连续性方程为 旦 0 f 2 dr r N S方程为 O r 一 挈O r 号 d r e3r 害r3z 3 D r 1 4 煤矿机电 2 0 1 2年第 1 期 u 号 t 0 2 vvO r O r a r r a z 能量方程为 p c K 塑O r 2 警 式中 u 径 向速度和周 向速度 r z 半径和油膜厚度方向距离 油液运动黏度 热传导系数 Jp 质量密度 一 温 度 4 5 由于主 被动摩擦片之间的距离很小 即使在不 传递扭矩 的状态下 两者之间的距离也只有 0 2 0 5 m m 所 以可以认为速度沿油膜厚度方 向和径 向 都是线性分布 如图 2所示 L lu 8 6 4 5 油膜 厚度方 向速度分布 图 2 片间油液 的周 向速度分布 如果主动片上 3 个点 的周向速度是 6 8 1 0 被 动片的对应速度为 3 4 5 则两片之 间中点的周 向 速度为 4 5 6 7 5 同样 也是呈线性分 布的 周 向 速度沿油膜厚度方 向线性分布 就意味着 主被动片 间的一层层油膜作刚体旋转运动 而角速度沿油膜 厚度方向也是线性变化 的 由于周向速度沿径向和油膜厚度方 向都是线性 分布的 则由式 4 得 oz 吉 O r C 2 7 一 M O Z2 C 2 C 8 2 3 由主动片和被 动片上油膜径 向速度 为零的条 件 可求 出积分常数 和 C 最后得 0 c 一 8hA 1 一 害 9 一 斋 设周 向速度是 r 和 z 的函数 1 0 一 l U J 压力 P只与半径 r 有关 O p 一 C 4 1 1 O r r 由 3 式可得 c 击 一 12 设人 口半径为 r 压力为 P 出 口半径为 r 压 力为 P 则 p 岫 f i 了C 4 岫 可得常数 C 所 以 I n r 1 一 l n r 1 3 O r r l n r 一 l n r 1 1 一 h 2 1 4 一 斗J 1 5 a r r 假设主被动片的转速分别为 W W 则 二 f 1 6 O r 2 h V r Z 1 7 一r l 厶 J 6 3 摩擦副油槽选择 r 将其代人式 3 并注意到黏度 p v 可得 a u 0 2 u 1 a p a r 2 a z 一 t z O r 因 为 I l l I 可 以 认 为 吉 由于油液的径 向速度 与半径呈反比 而周 向速 度与半径呈正 比 为了将油液内摩擦产生的热量和 油液中的磨屑排出 螺旋槽 的形状与油液速度方 向 一 致 是最符合要求 的油槽 下转第 1 9页 2 0 1 2年第 1 期 煤矿机 电 1 9 接触器本身操作过程都会产生强的干扰信号 产生 的干扰信号可以沿各种线路侵入控制系统 也可 以 场 的形式从空间幅射 到控制系统 在设计控制系统 时 针对不 同的干扰源 设计了不同的抗干扰措施 4 1 硬件抗干扰 对于差模干扰 控制系统采取 了光 电 磁 电 继 电器隔离 抗干扰净化交流稳压电源 电容滤波 减 小数字信号线的传输长度 模拟信号转换为频率信 号 对于共模干扰 采用了屏蔽双绞线 布线时远离 高压线 4 2 软件抗干扰 软件抗干扰采用 的措施 主要有指令重复执行 数字滤波 指令冗余 程序陷阱技术 程序运行监视 器 以及定时警戒等 5结语 利用现场总线技术构成的掘采设备不仅可减少 设备复杂的接线 提高 了可靠性 可 维护性及灵活 性 增加 了互换性和互操作性 而且可把各种控制功 能分散到各种电气设备 中 实现了对现场设备的分 布式控制 现场总线的控制模块能处理各种参数 运行状态及故障信息 具有独立控制功能 并能在网 络故障的情况下独立工作 大大提高了整个控制系 统 的可靠性和容错能力 每个控制模块可 以通过设 定参数实现控制模块的互换 对周期性 电量的采集 使用交流采样技术 不仅采样速度快 实时性 强 而 且能获得 比较多的电量参数 以达到更为准确 的电 动机保护 采用多样化的传感器 不仅对掘采设备 的工况 关键部件进行监测与保护 而且还实现掘进 断面 自动控制和定向功能 此外 图形显示 为工作 人员提供 了良好的人机界面 便 于工作人员操作和 维修 提高了工作效率 本掘采设备 的电气智能控制系统已设计完成 现正在 由检测机构进行性能检测 参 考文献 I 张民 浅谈现场总线的特点及概述 J 甘肃冶金 2 008 3 2 邵风瑞 王命延 继电保护测试系统组态软件的应用 J 电 力系统保护 与控制 2 0 1 0 6 3 宋建成 谢恒 王雁欣 等 基于功率因数检测的矿井低压电网 相敏保护的研究 J 电网技术 1 9 9 9 2 4 呼守信 基于 I n t d 8 0 C 1 9 6 K B控 制 的矿用高 压配 电装置 测控 系统的研究 D 太原 太原理工大学 2 0 0 5 作者简介 0 乎 守信 1 9 7 8一 男 工程师 2 005年毕业于太原理工 大学 硕士学位 现在中国煤炭科工集团太原研究院从事煤矿电气 自动化方面的研究和设 计工作 发表论文 1 O余篇 收稿 日期 2 0 1 1 1 0 1 0 责任编辑 姚克 上接第 l 4页 液黏摩擦副常用 的油槽如图 3所示 a 径 向槽 b 华夫槽 e 同心圆孔 和径 向槽 f 螺旋槽 图3 摩擦副常用