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    基于直齒圓柱齒輪傳動的油氣潤滑系統研究

    2021-02-22

    摘要:随着各國工業向高效節能、綠色環保的方向發展,相比于機械産品傳統的潤滑方式,新型的油氣潤滑技術的優點日益凸顯。在我國,此項技術的發展和應用都相對較晚,因此對其進行深度研究和應用開發具有重大的實際意義。本文從油氣潤滑技術原理入手,根據其工作系統的結構特點,針對直齒圓柱齒輪這一選定的潤滑對象,使用SolidWorks軟件設計專用的潤滑設備樣機(物理結構模型);通過Fluent軟件建立直齒圓柱齒輪油氣潤滑仿真模型,對其流場分布進行計算仿真分析;使用AMESim軟件建立AVE改進型油氣混合器數學模型,仿真分析不同參數對其動态工作特性的影響;使用Altium Designer軟件設計本文潤滑設備樣機的控制電路和PCB闆,并制作出相應PCB控制闆;油氣潤滑設備控制系統采用以威綸通TK6071IP工控觸摸屏為上位機、STM32F103ZET6為下位機的主從控制模式,軟件控制程序的開發使用Keil MDK編譯環境,人機操作界面設計使用EasyBuilder Pro軟件平台。

    其中主要的工作和結論如下:

    (1)分析油氣潤滑技術原理,确定系統原理結構,理論計算确定系統參數并選定硬件結構元件,完成系統結構樣機設計。

    (2)建立直齒圓柱齒輪CFD數值仿真模型,對齒輪周圍氣液兩相流流場進行仿真分析。結果表明:從噴油嘴噴出的高壓兩相流,大部分壓縮空氣擴散至噴嘴周圍的流場中,潤滑油通過輪齒齧合間隙進入齧合區,由于齧合點的阻隔及齒輪的轉動,造成潤滑油堆積無法在短時間内繼續流動,出現瞬時高壓。而由于輪齒阻隔,齧合點背風側流場壓強明顯低于迎風側壓強。(3)建立AVE改進型油氣混合器仿真模型,以研究不同參數對其工作性能影響。結果表明:供油時間、主閥質量和球閥彈簧預緊力增大均會使混合器出口流量增大,球閥彈簧剛度增大會降低混合器出口流量;供油時間和主閥彈簧剛度均會造成混合器出口流量波動;主閥彈簧剛度和球閥彈簧預緊力增大會引起氣液兩相流的形成時間滞後。

    (4)确定控制系統結構,設計潤滑系統控制電路,包括主控制器最小系統電路、通信電路、驅動電路、外部串行Flash存儲電路等,以便後續控制系統軟件程序設計。

    (5)完成控制系統驅動程序開發和人機操作界面設計,并進行軟件程序調試和PCB硬件電路調試,驗證軟件控制系統正确性。 


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