電気油圧アクチュエータにおける単軸同軸モータポンプアセンブリのモデリングと実験解析

モーターポンプアセンブリは、電気静水圧アクティベーターの主要コンポーネントです。このプロトコルは、モーターポンプの組み立ての出力特性と幅広い作業条件に関する効率的なテスト方法を提示します。このプロトコルは、シミュレーションと障害の蓄積を採用しているため、モデルポンプアセンブリの性能を迅速に得ることができます。

この技術は、モデルポンプアセンブリの開発に貢献します。実験を行うときは、騒音や油の害を防ぐために身を守ってください。ロードする前に、オイルパイプがしっかりと接続されていることを確認することが重要です。

手順を実演するのは、研究室の大学院生であるYuxuan Maです。まず、パラメータモードに入ってモーターポンプアセンブリのメインパラメータを設定し、シミュレーションモデル内の特定のコンポーネントをダブルクリックしてメインパラメータを設定します。本文に記載されているように、回転速度とテスト圧力を設定します。

モデルの実行前パラメータを、開始時刻を 0 秒、最終時刻を 1 秒、印刷間隔を 1 ミリ秒として設定します。シミュレーションを事前に実行し、シミュレーションの最後にシステムが定常状態に達するかどうかを確認します。システムが定常状態に達した場合は、[実行パラメータ]ウィンドウの[古い最終値を使用]オプションをオンにします。

そうでない場合は、システムが定常状態に達するまで、最終時間を2秒以上にリセットします。次に、モデルの実行パラメータを開始時刻0秒、最終時刻0.2秒、印刷間隔0.002ミリ秒に設定します。機械的インターフェースを取り付けるには、モーターポンプアセンブリの端面をテストバルブブロックに接続し、少なくとも4本のネジを使用して、良好な天井性能を確保します。

モーターポンプアセンブリとテストバルブブロックをテストベンチの作業台に固定します。モーターポンプアセンブリとテストバルブブロックを4本のネジで専用ツーリングに接続し、ツーリングを2本のネジでワークベンチに接続します。ポートAとポートBの2つのグループの圧力および温度センサーをテストバルブブロックに取り付けます。

これらのセンサーを漏れポートに直接接続して、漏れを監視します。油圧インターフェースを接続するには、最初にポンプ源の2つの高圧オイルポートをテストバルブブロックのポートAまたはBに接続します。次に、加圧オイルポートをポンプの漏れオイルポートに接続します。

モーターポンプアセンブリの空気を排出するには、オイル供給システムのリリーフバルブが荷降ろし状態にあることを確認してください。オイル供給モーターを3分間運転して、テストシステムの空気を排出し、暖めます。モーターポンプアセンブリの漏れをチェックするには、オイル供給システムのリリーフバルブをオフにし、モーターポンプアセンブリの漏れを探します。

オイル供給圧力を2メガパスカルに1分以上調整します。電気インターフェースを接続するには、まず電源インターフェースと回転信号インターフェースをモーターポンプアセンブリドライバーに接続します。全二重モデルで動作するRS-442を介してドライバをコントローラに接続し、次に270ボルトのDC電源に接続します。

モーターポンプアセンブリの無負荷検査を実行するには、オイル供給ポンプを作動させ、オイル供給およびローディングシステムのリリーフバルブをアンロード状態に保ちます。ドライバーとコントローラーの電源を入れ、モーターポンプアセンブリが制御コマンドを正常に受信できるかどうかを確認します。2000rpmの指示を前方に設定してから、モーターポンプアセンブリに後進します。

モーターポンプアセンブリの動作状態を観察し、バルブブロックに漏れがないかどうかを確認します。給油システムを設定するには、給油ポンプを作動させ、給油システムと負荷システムのリリーフバルブを負荷状態に切り替えます。最小給油圧力値を決定するには、まず、テスト対象のモーターポンプアセンブリによって決定されるオイル供給圧力を1メガパスカル以上に調整します。

次に、テストしたモーターポンプアセンブリの回転速度を9000 rpmに調整し、ポンプ流量が理論上のポンプ流量と等しいことを確認します。それ以外の場合は、キャビテーションを避けるためにオイル供給圧力を上げてください。給油圧力をゆっくりと下げ、ポンプ流量の変化を記録します。

相対的なポンプ流量とオイル供給圧力をプロットし、最小オイル供給圧力として示されるポンプフローの変曲点を見つけます。負荷リリーフバルブを最小給油圧力に調整します。温度制御システムの電源を入れ、油温を摂氏30度に調整します。

また、サーマルイメージャーをオンにして、モーターポンプアセンブリの表面温度を検出します。制御指示をモーターポンプアセンブリに送信して、特定の速度で継続的に実行できるようにします。負荷リリーフバルブを徐々に調整します。

負荷圧力を特定の値に上げ、各臨界測定圧力で4秒間保持します。圧力が速度の特定の値に達したら、負荷リリーフバルブを1メガパスカルに戻します。実験流量データをエクスポートし、モーターポンプアセンブリのポンプ流量特性マップをプロットします。

さまざまな作業条件でのモーターポンプアセンブリの全体的な効率を計算し、全体的な効率マップをプロットします。吐出流のシミュレーション結果から,一定速度で圧力が上昇すると流量がわずかに減少し,一定圧力では速度の増加とともに直線的に増加することが示された。吐出流の実験結果とシミュレーション結果に若干の違いが見られた。

速度が5000rpmを超えると、出力流量が最初に減少し、次に圧力の上昇とともに増加します。体積効率が決定され、これはポンプ効率が低圧および低速でより高いことを示しています。3000rpmでは、最大出力圧力は5メガパスカルでしたが、8000rpmでは、23メガパスカルでした。

実験結果は、モーターポンプアセンブリが高速かつ低圧で動作する場合のシミュレーションとは異なります。ただし、10メガパスカルの圧力では、回転速度が増加すると体積効率が低下します。シミュレーションと実験結果は、高速でより近く、3500〜9000rpmの速度範囲での実験結果とほぼ一致することが観察されました。

全体的な効率の実験結果は、低速と高圧、または高速と低圧などの極端な条件下では、総合効率が比較的低いことを示しています。圧力測定ポイントがオイルポートに近いことを確認することが重要です。また、入口圧力に注意して、キャビテーションがないことを確認してください。

この手順に続いて、極端な作業条件下でのモーターポンプアセンブリの性能と故障モードを研究するために、障害注入法を採用することもできます。