液體粘性軟起動裝置的仿真分析與實驗研究.pdf

1、液體粘性軟起動裝置（以下簡稱“液粘軟起動”）安裝在電動機(jī)和減速機(jī)之間的高速軸，利用兩摩擦片之間流體的粘性傳遞力矩，適合大功率負(fù)載的起動和調(diào)速。與變頻器、CST和液力耦合器相比，液粘軟起動具有較高的性能價格比，因而近年來在風(fēng)機(jī)、水泵、帶式輸送機(jī)調(diào)速方面得到一定的推廣應(yīng)用。但由于理論研究和制造水平的限制，液粘軟起動的應(yīng)用范圍和數(shù)量要低于液力耦合器，甚至在某些場合應(yīng)用并不成功。存在的問題主要表現(xiàn)在機(jī)械結(jié)構(gòu)、油壓調(diào)節(jié)、散熱和調(diào)速等幾個方面。

2、r>　　本文對液粘軟起動裝置存在的上述問題進(jìn)行了深入研究，主要工作內(nèi)容和研究成果包括
　?。?）將液粘軟起動輸入、輸出軸的支撐形式由懸臂式改為簡支撐式，采用防泄漏技術(shù)重新設(shè)計了內(nèi)部油路，輸入軸和齒鼓分體設(shè)計，簡化了潤滑泵驅(qū)動，成功研制了新型結(jié)構(gòu)的液粘軟起動裝置。現(xiàn)場應(yīng)用情況表明，新型液粘軟起動裝置更加可靠，軸承和密封壽命延長，維護(hù)更加方便。
　?。?）研究了潤滑油等粘度和變粘度條件下，摩擦片間油膜溫度的不同分布。求解了邊界潤

3、滑狀態(tài)時摩擦片表面瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)溫度的分布。分析了摩擦材料的比熱容和熱傳導(dǎo)系數(shù)與摩擦片表面瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)溫度的關(guān)系。
　?。?）根據(jù)摩擦片具有周期性的結(jié)構(gòu)，簡化并建立了摩擦片和油膜的3D液固耦合物理模型，大大減少了仿真計算量。利用CFD軟件—FLUENT仿真并分析了摩擦片溝槽的結(jié)構(gòu)和尺寸與流場、穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場、傳遞力矩的關(guān)系，為研究具有復(fù)雜溝槽形狀的摩擦片的傳動機(jī)理提供了一種新方法。
　?。?）推導(dǎo)了潤滑泵出口壓力的公式，為確定潤

4、滑泵功率提供了理論依據(jù)。
　?。?）深入分析了軟起動裝置控制泵變頻調(diào)壓的機(jī)理和調(diào)壓特性。結(jié)果表明，節(jié)流閥的開口度、油泵泄漏量、濾油器的阻力、單向閥阻力和液粘軟起動內(nèi)部的泄漏會同時影響變頻調(diào)壓穩(wěn)態(tài)特性曲線的增益和起始頻率。
　?。?）針對液粘軟起動的不同運(yùn)行工況，推導(dǎo)了換熱器的性能參數(shù)與軟起動出口油溫的關(guān)系式，為液粘軟起動裝置換熱器的選型設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。
　?。?）建立了液粘軟起動的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，研究了液粘軟起動開環(huán)

5、調(diào)速穩(wěn)定性和變頻調(diào)壓對油膜和轉(zhuǎn)速的影響。結(jié)果表明，在開環(huán)狀態(tài)下，軟起動裝置是有條件穩(wěn)定的。影響穩(wěn)定的因素除與本身結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)外，還與負(fù)載特性有關(guān)。采用變頻方式調(diào)節(jié)控制油壓，可以忽略油壓脈動對油膜厚度和輸出轉(zhuǎn)速影響。
　?。?）采用專家 PID控制器，設(shè)計了基于非參數(shù)模型的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，而無需求取液粘軟起動準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。
　?。?）潤滑泵采用變頻驅(qū)動可以有效利用帶排力矩，實現(xiàn)小負(fù)載的調(diào)速與可控起動，這一點在實驗臺上通過了驗證