机械设备液压侧板润滑设计及诊断.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i e s＆ S e Ms ／ No ． 0 9 ． 2 0 1 4 d o i l 0 ． 3 9 8 9 ／ j ．is s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ．2 0 1 4 。0 9 ． 0 3 0 机械设备液压侧板润滑设计及诊断 沈 百仁 ， 沈 飞飞 ， 李柱 国 1 ． 临安东方滑动轴承有限公司 ， 浙江 临安3 1 1 3 1 4 ； 2 ． 上海交通大学 ， 上海2 0 0 2 4 0 摘要 现代机械设备的综合要求是高可靠性 、 长寿命 、 节能和环保 。该文从摩擦学 的基本理论 阐述 了液压 侧板摩擦副 的润滑设计 、 润 滑状态f - a特性 曲线 ， 润滑剂 的选择 以及润滑诊断 。 关 键词 润滑设计 ； 润滑诊断 ； 摩擦 学 中图分 类号 T H1 3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 9 0 0 7 7 0 3 De s i g n a nd Di a g no s i s o f Hy d r a u l i c S i d e Pl a t e Lu b r i c a t i o n f o r M e c h a n i c a l Eq u i p me n t S HE N B a i - r e n ， S H E N F e i - f e i ， L I Z h u - g u o 1 ． L i n A n D o n g F a n g P l a i n B e a r i n g C o m p a n y L i mi t e d ， L i n a n 3 1 1 3 1 4 ， C h i n a ； 2 ． S h a n g h a i J i a o t o n g U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 0 2 4 0 ， C h i n a Ab s t r a c t H i g h r e l i a b i l i t y ，l o n g l i f e ，e n e r g y c o n s e r v a t i o n a n d e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n a r e t h e r e q u i r e d c o l l e c t i n g i n d e x e s o f mo d e m me c h a n i c a l e q u i p me n t ．T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e d e s i g n a n d d i a g n o s i s o f l u b ric a t i o n f o r t h e h y d r a u l i c s i d e p l a t e o n me c h a n i c al e q u i p me n t ， e x p l a i n s t h e r e l a t e d l u b ri c a t i n g c o n d i t i o n f - a p e r f o r m a n c e c h a r a c t e ri s t i c s ， t h e s e l e c t i o n o f l u b ri c a n t s a n d t h e d i a g n o s i s o f l u b ri c a t i o n o n t h e b a s i s o f t h e f u n d a me n t a l the o r y o f t r i b o l o g y ． Ke y wo r d s d e s i g n o f l u b ri c a t i o n； d i a gno s i s o f l u b ric a t i o n； t r i b o l o g y O 引言 机械设备液压泵润滑就是保证液压侧板摩擦副群 的摩擦表面始终充满润滑油 ．而且在两摩擦表面保持 足够厚的润滑膜 ， 以达到减 小摩擦 、 减少磨损 、 降低温 度 、 防止锈蚀 、 缓 冲减振 、 清洗污垢 以及形成密封 的 目 的。从而实现和保证液压泵 的正常运转工作 ． 实现力和 运动的传递。 机械润滑主要为流体润滑。 机械正常运转 时 ．机械设备中所有摩擦副的两摩擦表面不宜直接接 触 。由一层 足够厚的 一般油膜厚度应大 于 0 ． 0 0 1 5 0 ． 0 0 2 ra m ． 连续 的润滑油膜分开。 这层油膜在摩擦副间 隙中， 应具有一定的压力来平衡外载荷 。设计的理想状 态是完全流体润滑 。由于完全流体润滑状态下 。 两摩擦 副表面不直接接触 ．所 以摩擦副在传递力及发生相对 运动时 。两摩擦 副表面之间产生 的摩擦为流体润滑剂 分子之 间的内摩擦 。此摩擦 因数很小 ．通常为 0 ． 0 0 1 ～ 0 ． 0 0 8 。总之 。 根据摩擦学设计最优化要求 ． 机械润滑的 优化 目标是 所有摩擦 副群都处于完全液体润滑状态。 从而保证设备的可靠性运行 收稿 日期 2 0 1 4 0 7 2 1 作者 简介 沈百仁 1 9 6 3 一 ， 男 ， 浙江 临安人 ， 大 专 ， 主要从 事滑 动轴承 和 液压侧板 的技 术和管理工作 。 对于某些工况下 ．摩擦副很难实现和保持完全液 体润滑 。 或者 因为意外因素 例如密封失效漏油 ， 油泵 失效 ， 油路堵塞 等 ， 摩擦 副也 可能处 于供 油量不 足的 贫油润滑 ． 而导致混合润滑状 态或边界润滑状态 ， 影响 设备可靠性 1 摩擦副的组成 机械润滑 的各部位 ．是指由机械摩擦副群组成 的 系统润滑 摩擦副系统实际上是一个相对运动并相互 作用 的相互牵连 的若干元素的有机组合体。图 1是简 化的示意图。可 由两表面 1 、 2 、 中间介质 3及周围环境 4构成。用 E表示组成元素 ， P表示其性质 。 R表示相互 作用关系 ， 则 S表示该摩擦副系统 ， 即 S f E， P， R 元素 E 1 一 表面 ； 2 一 表面； 3 一 润滑剂 ； 4 一 周围介质。 性质 P 1 ， 2， 3 ， 4的材料 、 表面形貌及性质 。 相互关系 R。 图 1 摩擦副的组成 2 摩擦副的润滑状态 通常 ， 一定结构 ， 一定尺寸的两接触表面作相对运 7 7 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 O 9期 动时 ．其润滑状态可 以按摩擦副表面之间存在 的润滑 剂 的状况分为 边界润滑状态 。 混合润滑状态及流体润 滑状态 。图 2为摩擦 因数 厂 与特性数 A之 间的关系曲 线 ， 图中虚线为含特殊添加剂的润滑油时的 A曲线 。 A P 式中p 载荷 ； 卵 润滑剂粘度 ； l 一两表面相对速度 图 2也表明了不同润滑状态下 ， 摩擦 因数 厂 的变化 以及厚度 h与两金属表面粗糙度 R 。 ， R 。 的关系。 { ’ 簌 盟 辎 赞 边界 润滑 劳 ‰ 、 、 ＼ o 混合 润 ＼ I ＼ I ＼ ／ 图 2 摩擦副滑动表面润滑状态， _ A曲线 通 常按摩擦副表面之 间存在的润滑剂状态来划分 润滑状态。 分为①流体润滑， ②混合润滑。 见图2 。 润滑 状态与摩擦副表面 的结构 ， 尺寸 、 表面形貌有关 ， 与两 表 面之 间存在 的相对滑动速度以及 传递的载荷有关 ． 与两表面之间的润滑剂性能有关 ．也 与周 围的环境及 温度有关 1 流体润滑 。摩擦副两表面之间被润滑剂油膜完 全隔开的润滑状态 ． 两表 面发生运动时 ． 仅存在流体的 分子 内摩擦 ， 摩擦 因数很小 ， 一般在 0 ． O 1 0 ． 0 0 1 ， 两表面 之间形成流体油膜和表面上的边界油膜 而且通常流 体润滑油膜厚度与润滑油粘度相关 2 混合润滑 。混合润滑是一种 不稳 定 的润滑状 态 。 既存在润 滑油 的油 膜 内摩擦 ． 又存在两表 面局部 凸体瞬时机械摩擦 ． 属流体润滑与边界润滑 的混合存 在状态 。机械设备实际工况下常处于这两种混合润滑 状态 。 3 机械设备润滑系统及选用优质润滑油 鉴于机械设备的工况特点 ． 除了上述润滑功能外 ． 机械设备润滑系统还应具有下列功能 冷却功能。循环 流动的润滑油把上述摩擦副工作时产生 的热量带走 防止轴承合金材料熔融 ， 软化迁移【u 。另外 ． 应还具有清 洗功能。循环流动的润滑油 。 将各运动副产生的磨粒 ． 78 或外来侵入的杂质污染物 ．以及润滑油在恶劣工况下 形成的沉积物 ． 通过滤清器或洁油器清除掉 。 从而防止 油路、 油孔 、 油槽 的堵塞[ 1 ] 。随着纳米技术的发展 ， 在润 滑油 中添加一定 比例的物理添加剂 ．或在侧板工作表 面涂复一层纳米固体减摩剂 ．如 Mo S 2 。使液压泵在意 外 、 特殊工 况下 。 在一定时间 内实现缺油状 态的“ 贫油 润滑” 时 ． 防止粘着磨损发生成为可能。但对机械设备 不能是无油润滑状态 表征润滑油性能的参数主要有 粘度 、 油性 、 闪点 、 凝点 、 酸碱值、 水分 以及抗氧化安定性 、 抗磨性 ， 抗极压 性等 。 泵启动 、 停车及特殊工况 ， 侧板工作表面与齿轮侧 向表面会出现瞬时油膜破裂 ．表面可能会有局部粘着 情况 ， 抗磨性能添加剂的油品可以保护 、 修补及预防磨 损。在一段时间内 ， 起到应急保护作用。 现代机械设备为了缩小振动、 降低噪声 。 液压泵 的 摩擦副间隙更小 ． 相应要求润滑油性能更好 。润滑油的 性能靠基础油的质量及添加剂 的成份和品质 4 机械设备富油润滑与贫油润滑 机械设备润滑系统 的设计 ．以安全液体润滑为 目 标。但在停车、 启动或超载、 冲击工况下 ， 也会存在混合 润滑和边界润滑 例如为了保持足够的润滑油流量 ． 通 常主油道必须保持一定的油压 ．保证发动机在富油润 滑状态下运转。显然 ． 这是正常的理想状态。 贫油润滑是指 向摩擦副供油量不足 ． 不能充分满 足完全流体润滑所需油量时 ．油膜难 以实现完整或油 膜厚度不够 ， 无 法实现连续 、 完整 、 充分 隔开 两摩擦 表 面。 随时可能处于混合润滑或边界润滑的状态。 除了上述频繁停车、启动工况外 ，润滑 系统 的失 效 、 油道堵塞 、 油泵故 障 ， 油压不足、 或密封失效 ， 漏油 严重都会导致油量不足 ． 会 出现贫油润滑现象外 。 对于 某些摩擦副结构 。 难 以实现完全流体润滑的工况下 ， 也 会 出现贫油润滑 ．例如液压传动活塞环与缸套 这种摩 擦副的润滑 对 于为 了防止 贫油 润滑状态 下摩擦 副 的过 度磨 损 ， 实践表 明。 采 用向润滑油 中添加具有特殊作用 极 压 、 耐磨 ⋯ 的、 一定适量 比例的纳米级物理性添加剂 或化学性添加剂是一种有效的方法 5 机械设备润滑系统相关性及诊断 机械设备润滑系统 的影响因素较多 ， 包括设计 、 制 造 、 安装调试 以及操作管理等方面。图 3为机械设备摩 擦 副相关性 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ NO ． 0 9 ． 2 0 1 4 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 4 ． 0 9 ． 0 3 1 一 种高灵敏度空气减压阀的设计 田 占强 中国人民解放军海军驻洛阳航空军事代表室 ， 河南 洛阳4 5 3 0 1 9 摘要 该 文介 绍一种应 用于压力调节器控制气路的空气减压 阀的设计方法 ， 重点介 绍其结构原理、 关键参数设计建模及方法 。 该空气 减压阀具有高精度、 高灵敏性、 高稳定性的特点。 关键 词 空气减压 阀； 减压特性； 流量特性； 设计建模 中图分类号 T H1 3 8 文献标识 码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 9 0 0 7 9 0 3 The De s i g n o f a Hi g h S e n s i t i v i t y Ai r De c o mp r e s s i o n Va l v e T I AN Z h a n q i a n g Mi l i t a r y D e p u t y a t L u o y a n g A r e a o f N a v y o f P e o p l e ’ s Ar my o f C h i n a ， L u o y a n g 4 5 3 0 1 9 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s a k i n d d e s i g n me t h o d o f a i r d e c o mp r e s s v alv e s u i t a b l e c o n t r o l l i n g a i r l i n e ， e s p e c i a l l y i n t r o d u c e s i t s s t r u c t u r e ，k e y p a r a me t e r d e s i g n mo d e l a n d me o d ．T h e v alv e h a v e t h e c h a r a c t e r i s t i c s t } l h i g h p r e c i s i o n ， h i g h s e n s i t i v i t y a n d h i g h s t a b i l i t y ． Ke y wo r d s a i r d e c o mp r e s s v a l v e； d e c o mp r e s s i o n c h a r a c t e ri s t i c； fl u x c h a r a c t e r i s t i c； d e s i g n mo d e l i n g O 引言 压力调节器是航空器生命 保障及环境控制系统 中 必不可少的附件之一。在航空应用方面 。 尤其是在生命 保障及环境控制系统 ， 根据飞机的不同工况及状态 ， 需 收稿 日期 2 0 1 4 0 2 2 8 作 者简介 田占强 1 9 7 9 一 ， 男 ， 山西 大同人 ， 工程师 ， 在读硕士研究 生 ， 主 要从事航 空附件的技术研究与检测 。 要从发动机压气机 、 辅助动力装置 A P U 及地面高压气 源等进行引气并根据不 同需要进行压力调节及流量分 配 而用 于生命保障及环境控制的压力调节阀并非简 单的减压 阀．而是一套复杂的具有闭环反馈的调压系 统。在该调压系统的控制气路上 ， 为避免高压气体对调 压作动装置造成损坏 ． 需对控制压力进行精密控制 。本 文介绍一种高精度 、 高灵敏性、 控制用定值空气减压阀 的设计方法 ， 藉以与广大 同行交流。 图 3厣 擦 学 系 统 相 关 因素 机械设备摩擦副群润滑系统的失效主要是磨损失 效 。根据摩擦副表面的失效外观现象 、 产生 的机理、 工 况的变化 、 环境 的差异 ， 通常可 以把磨损失效分为 四大 类 磨粒磨损 、 疲劳磨损 、 粘着磨损 以及腐蚀磨损 。 机械设备润滑与状态监测是润滑失效 的主动诊断 手段 ， 其 内容主要有两方面 一方面是润滑油 品质的状 态监测 ， 包括润滑油 的黏度、 水分等油品性能参数的变 化 ； 另一方面是磨损过程及磨损程度的监测 。上述诊断 都有专门相应检测仪器 ．包括在线简易检测和离线实 验室精密检测仪器 ， 种类很多 。 在此不作详细介绍 。 参考文献 『 1 11 李柱 国． 机械润滑与诊断 ， 化学工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． f 2 1 李柱 国． 内燃机滑动轴承 ， 上海交通大学出版社 ， 2 0 0 3 ． 『 3 1 林宝华． 具有 醇酯结构组成的低酸值抗磨剂 提高加氢柴油润 滑性能研究『 J ] ． 华东理工大学博 士论文。 2 0 1 0 ． 『 4 1 李柱 国， 谭业 琴， 易 智强． 汽车发动机 轴承失效 与润滑 系统 的 相关性分析『 J 1 ． 中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第 1 1 届 年会论文集． 2 0 0 4 ． 『 5 1 李 柱 国． 现 代机 械设 备 设计 手册 第 1卷 第 6篇 润 滑与 密 封 ， 北京 机械工业 出版社， 1 9 9 6 ． f 6 16 袁 野． 湿式离合器接合特性对 无级变速器起步过程影 响研 究 『 J 1 ． 吉林 大学硕士论文， 2 0 0 8 ． 79