摘要：随着各国工业向高效节能、绿色环保的方向发展,相比于机械产品传统的润滑方式,新型的油气润滑技术的优点日益凸显。在我国,此项技术的发展和应用都相对较晚,因此对其进行深度研究和应用开发具有重大的实际意义。本文从油气润滑技术原理入手,根据其工作系统的结构特点,针对直齿圆柱齿轮这一选定的润滑对象,使用SolidWorks软件设计专用的润滑设备样机(物理结构模型);通过Fluent软件建立直齿圆柱齿轮油气润滑仿真模型,对其流场分布进行计算仿真分析;使用AMESim软件建立AVE改进型油气混合器数学模型,仿真分析不同参数对其动态工作特性的影响;使用Altium Designer软件设计本文润滑设备样机的控制电路和PCB板,并制作出相应PCB控制板;油气润滑设备控制系统采用以威纶通TK6071IP工控触摸屏为上位机、STM32F103ZET6为下位机的主从控制模式,软件控制程序的开发使用Keil MDK编译环境,人机操作界面设计使用EasyBuilder Pro软件平台。

其中主要的工作和结论如下:

(1)分析油气润滑技术原理,确定系统原理结构,理论计算确定系统参数并选定硬件结构元件,完成系统结构样机设计。

(2)建立直齿圆柱齿轮CFD数值仿真模型,对齿轮周围气液两相流流场进行仿真分析。结果表明:从喷油嘴喷出的高压两相流,大部分压缩空气扩散至喷嘴周围的流场中,润滑油通过轮齿啮合间隙进入啮合区,由于啮合点的阻隔及齿轮的转动,造成润滑油堆积无法在短时间内继续流动,出现瞬时高压。而由于轮齿阻隔,啮合点背风侧流场压强明显低于迎风侧压强。(3)建立AVE改进型油气混合器仿真模型,以研究不同参数对其工作性能影响。结果表明:供油时间、主阀质量和球阀弹簧预紧力增大均会使混合器出口流量增大,球阀弹簧刚度增大会降低混合器出口流量;供油时间和主阀弹簧刚度均会造成混合器出口流量波动;主阀弹簧刚度和球阀弹簧预紧力增大会引起气液两相流的形成时间滞后。

(4)确定控制系统结构,设计润滑系统控制电路,包括主控制器最小系统电路、通信电路、驱动电路、外部串行Flash存储电路等,以便后续控制系统软件程序设计。

(5)完成控制系统驱动程序开发和人机操作界面设计,并进行软件程序调试和PCB硬件电路调试,验证软件控制系统正确性。 

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