双向润滑系统在混凝土输送泵及泵车中的应用.pdf

滑油 的浪 费 。 2 双 向润滑系统 的技术方案 针对上述不足 ， 提 出一种新 型的双 向润滑系统 以改善混凝土机械易损件的使用寿命 ， 其原理如 图 2 所 示 。 采用往复柱塞式润滑脂泵 ， 由液压油驱动双液 压缸柱塞 ， 使其做往复式运动并各 自独立完成 吸油 1 ． 润 滑脂 箱2 ． 脂 滤 器3 ． 润滑脂 泵4 ． 输送 缸 润滑 点 5 ． 润滑脂分 配器6 ． 阻尼器 图 1 传统润滑脂润滑系统 和压油过程 。当压力油从 A 口进入推动柱塞时 ， 带 动另一液压缸柱塞打开吸油孔吸油脂 ， 并使液压缸 柱塞 向前压油， 油脂从 b口进入双向阀 7 。 当压力油 换向且压力油从 B口进入推动柱塞时 ， 带动另一液 作者简介 ： 汤如龙( 1 9 6 2 一) ， 男， 江西万载人， 高级工程师 ， 学士， 研究方向： 工程机械。 一 5 5— 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 ． 润滑脂箱2 ． 脂滤器3 ． 润滑脂泵4 ． 输送缸润滑点5 ． 润滑脂分配器6 ． 阻尼器7 ． 双向阀8 ． 单向阀 图 2 双 向润滑脂润滑系统 压缸柱塞打开吸油孔吸油脂 ， 并使液压缸柱塞 向前 压油 ， 油脂从 a口进入双向阀。如此往复 ， 泵的两个 液压缸柱塞随液压压力油交替换 向工作 ， 同时交替 向双向阀供油脂 。进入双 向阀 b口的一路油脂先经 过换向阀芯( 单向阀 8 ) 进入定量阀腔的 P 2口， 为输 送缸 f 点润滑( 参见 图 3 ， 此时砼活塞正处于换向推 动状态 ， 产生反压力 ， 油脂压力正好抵抗 该压力并 形成润滑膜 ) ；另一路油脂从 P 3口到阻尼器 6后 ， 接润滑脂分配器 5进人其它润滑点进行润滑。系统 压力换向后 ，则进入双向阀 a口的一路油脂先经过 换向阀芯( 单 向阀 8 ) 进入定量阀腔的 P 1口， 为输送 缸 e点润滑 ( 此时另一砼活塞正处于换 向推动状 态 ) ； 另一路油脂从 P 3口到 阻尼器 6后 ， 接润滑脂 启动瞬问 的压力油润滑 一 5 6一 图 3 砼活塞润滑 压力混凝土 分配器 5进入其它润滑点进行润滑。随着液压系统 的交替换 向， 实现两砼缸活塞定点同步润滑。 3 流体润滑原理 3 ． 1 流体润滑基本方程 连续方程 ， 即质量守恒方程 ， 是物理学质 量守 恒定律在流体力学 中的具体表现形式 ， 润滑系统中 的润滑介质在管路中的流动服从 R e y n o l d s 方程 ， 可 写成如下形式【 l 】 ： 一O p一 + ! + 上 + 亚 ： 0 ( 1 ) d t dx d dz 式中： P为流体压力 ； p为流体密度 ； u ， ， 分别 为流 体在 ， y ， z 方向上的速度分量。 N a v i e r — S t o k e s 方程是黏性牛顿流体的微分运动 方程 ， 又称动量方程【 2 j ， 将连续方程和 N a v i e r — S t o k e s 方程联解 ， 可得 出描述流体润滑油膜压力分布的基 本方程 ， 即 R e y n o l d s 方程 ： f ． 亚 f ． 亚 1 - O x ＼l 2 叼 O x ／ O z ＼ l 2 a z ／ } [ ( IX + “ ： ) ] + [ ( W l + ： ) 】 + p ( ) 誓+ 等 ( 2 ) 式 ( 2 ) 中， 左边第 1 ， 2项分别为流体润滑油膜 里 由于压力梯度所产生的 向和 z向的压力流变 化 ；右边第 1 ， 2项分别表示表 面速度引起 的剪切 流 ；右边第 3 ， 4 ， 5项为 Y向挤压运动所引起的流量 变化 ； 右边最后一项为该处密度变化产生的流量变 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ◆ 4 2 j 内 0 0 l譬 罐砖 械 化。所显示的广义 R e y n o l d s 方程是黏性牛顿流体动 力润滑的基本微分方程 ，方程的待求变量为 向和 Z向的压力分布。它允许计及密度和黏度的变化 ， 允 许采用不同的膜厚公式 ， 允许考虑 固体表面的弹性 变形对润滑特性 的影响。 3 ． 2 数值计算方法 分析润 滑力 学问题 需要求解非线性离 散方程 组 ， 且润滑剂在变黏度 、 变密度效应下 ， 方程 的系数 都不是常数 ， 整个方程呈现高度的非线性特征 。而 对于非稳态 问题 ，方程中含有膜厚 的时间导数项 ， 既要考虑切 向卷吸运动 ，又要考虑法 向挤压运动 。 本文采用 F T C S ( 时间向前空间中心 ) 差分格式求解 R e y n o l d s 方程 ，并且用 Ma t l a b软件编写程序计算 ， 考虑到对称性 ， 砼活塞环可只分析其 圆周长 的四分 之一 。计算时首先给定压力分布 和中心膜厚 的初 值 ， 依此计算 各节点处的膜 厚 、 润滑油 黏度 及润滑 油密度等参 数 ， 然后求解 R e y n o l d s 方程 ， 得 到新 的 压力分布。如压力分布不满足收敛条件 ， 则 修正压 力分布进行下一次计算 ， 直到新旧压力差小于某个 定值 ， 然后由压力分布积分求解载荷 。 由于该 问题 的数值稳定性差 ， 雅可 比法的收敛 速度是 比较 慢的 ， 当网格数较 多时 ， 并不是现实 的 解法。采用高斯一 塞得尔迭代虽然 比雅可 比法稍好 ， 但对于网格数较大的算例来说 ， 耗时仍然过长 。 因此 这里采 用 S OR ( 逐次超松弛法 ) 来 求解上 述差分方程 ， 并采用一定 的方法来解决数值稳定性 问题。程序流程如图 4 所示。 3 ． 3 计算结果分析 计算 结果 如图 5所示 ， 图 5中 ， 以水 箱端安装 座止 口为原点 ， 泵送系统主输送缸 的中心轴线为横 坐标 ， 砼活塞唇 口最外缘与输送缸之间的油膜厚度 为纵坐标。曲线 1 为改进后润滑系统 ， 油膜厚度最 大值为 1 9 6 tx m； 曲线 2为原润滑系统 ， 油膜厚度最 大值为 1 6 9 p , m。 显然改进后 的润滑系统更容易形成 润滑膜 ， 这也是改进润滑系统后摩擦 副使用寿命 提 高的 主要原 因。 对 多 台 泵送 排 量 为 1 4 0 m ／ h的 泵 车 进 行 跟 踪 试验 ， 结果表明： 改进前消耗 的润滑脂是 1 ． 6 L ／ h ， 改 进后为 1 ． 0 6 L ／ h ， 即泵送 1 0 0 0 0 I n 混凝土消耗的润 滑脂 改进前是 1 1 5 L ，改进 后则是 7 7 L ，节约 近 3 3 ％。 砼密封体使用寿命提高 3 0 ％， 输送缸使用寿命 提高 2 0 ％， 试验数据 与计算结 果 比较 吻合 ， 为今后 g i ～ 越 蹬 蝥 超 图 4 动压润滑分析流程 图 5 计算结果 的产品改进及深入理论研究都提供了新的思路 。 4 结论 双 向润滑系统通过液压 系统压力油的交替换 向 ， 实现 了两砼缸活塞定点 同步准确润滑 ， 提高了 砼活塞的使用寿命 ， 延长 了泵的润滑运动副部件寿 命 ， 节约了润滑油脂用量 ， 减少了浪费。 参考文献 【 1 】J F D o u g h a s ． 流体力学[ M】 ． 北京 ： 高等教育出版社 ， 1 9 9 2 ． 【 2 ]吴红航． 计算 流体力 学的理论方法及应用[ M J ． 北 京 ： 科 学 出版社 ， 1 9 8 8 ． 通信地址 ： 湖南长沙市星沙经济技术开发 区三 一重 工泵送 研究本院规划所( 4 1 0 1 0 0) ( 收稿 日期 ： 2 0 1 0 — 0 8 — 1 7 ) ～ 5 7— 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m