新型润滑脂泵送系统设计与性能研究

摘要

润滑脂是一种由基础油、稠化剂、添加剂混合而成的半固态机械润滑剂，具有极压、抗磨、密封性好等良好的润滑性能，因而广泛应用于低速重载装备领域的开式润滑系统中。现代机械装备的大型化、重载化、自动化趋势对脂润滑的可靠性要求越来越高，而润滑脂粘稠度大、输送困难，使得目前的集中供脂装置难以可靠地完成定时、定量的供脂任务。深入研究润滑脂输送系统对于保障机械设备润滑、降低磨损具有重要意义。
　　为解决这一难题，本文首先研究了润滑脂的微观结构及在圆管中的流动特性，为输送系统的研制提供了理论基础；然后提出了润滑脂泵送系统设计方案，进行了输送系统的理论及仿真分析；最后通过实验研究分析验证了润滑脂泵送系统的可行性及工作可靠性。主要研究结果如下：
　　（1）对润滑脂的流变特性机理、主要指标及润滑脂运动基本方程进行了系统分析，建立了基于圆管流动条件下润滑脂流动特性模型。通过对3＃锂基润滑脂进行流变实验得出了润滑脂拟合流变方程，并借助拟合参数进行了润滑脂圆管流动行为参数的预测。
　　（2）提出了采用曲轴驱动并将液压缸与润滑脂泵相结合进行输送的润滑脂泵送系统方案并建立了润滑脂泵实体模型，分析得出了曲轴结构优化方案并进行了曲轴应力应变分析。运用AMESim软件建立了系统仿真模型，分析了润滑脂泵送系统的输出压力、流量特性以及曲轴、活塞动力学特性。结果表明：流量曲线以及曲轴、活塞运动曲线均与理论值基本吻合，流量曲线波动达12％，能够满足系统设计要求；输出压力与流量曲线表现平稳，满足了系统对输出性能稳定的要求；系统表现出了良好的稳定性。
　　（3）运用FLUENT软件分析了润滑脂在泵体中的流动行为，得出吸排脂过程中润滑脂腔压力、速度、粘度分布云图。结果表明：活塞移动初始及结束阶段润滑脂腔内无明显压力冲击现象，润滑脂泵工作稳定性良好；活塞移动时管壁处润滑脂因受剪切作用而粘度降低，这种剪切稀化特性有利于泵体对润滑脂的输送；对于进脂口与润滑脂腔下交界处出现压力和速度突变问题，给出了优化措施。
　　（4）搭建了润滑脂泵送系统模拟试验台，对系统的输出流量、输出压力特性以及液压缸与润滑脂泵协同工作可靠性方面进行了实验验证。结果表明：润滑脂的输出压力及输出流量值均与理论及仿真结果吻合，完全满足工况要求；增压缸与泵体之间协同工作效果可靠，系统工作效率高。

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变量注释表

1绪论

1.1 选题背景和意义（ Background and Significance of Subject Selecting）

1.2 国内外研究现状（Present Research Situation）

1.3目前存在的主要问题（Main Problems at Present）

1.4主要研究内容与研究方法（Main Research Contents and Research Methods）

2润滑脂圆管流动特性分析

2.1润滑脂流变特性概述（Overview of Rheological Property of Grease）

2.2润滑脂圆管流动特性分析（Analysis of Flow Behavior of Grease in Pipe）

2.3本章小结（Chapter Summary）

3润滑脂泵送系统参数化几何建模分析

3.1润滑脂泵送系统研制（Development of Delivering System Based on Grease Pump）

3.2 润滑脂泵送系统理论分析（ Theoretical Analysis of Delivering System Based on Grease Pump）

3.3 润滑脂泵几何模型的建立（ Establishment of Grease Pump Geometry Model）

3.4 曲 轴 结 构 优 化 分 析 （ Structure Optimization Analysis of Crankshaft）

3.5本章小结（Chapter Summary）

4润滑脂泵送系统工作性能研究

4.1润滑脂泵送系统数学建模（Mathematical Modeling of Delivering System Based on Grease Pump）

4.2 润滑脂泵送系统的 AMESim 建模（ AMESim Modeling of Delivering System Based on Grease Pump）

4.3仿真结果分析（Analysis of Simulation Results）

4.4本章小结（Chapter Summary）

5润滑脂泵吸排脂过程流场分析

5.1 CFD仿真步骤（Steps in CFD Simulation）

5.2模型参数设置（Model Parameters Setting）

5.3仿真结果分析（Analysis of Simulation Results）

5.4本章小结（Chapter Summary）

6润滑脂泵送系统实验研究

6.1 实 验 方 案 的 制 定 与 试 验 台 搭 建 （ Establishment of Experiment Scheme and Set up of Test Bench）

6.2实验结果分析（Analysis of Experimental Results）

6.3本章小结（Chapter Summary）

7结论与展望

7.1研究工作总结（Conclusions）

7.2展望（Prospect）

参考文献

作者简历

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