우리는 전기 유체 정역학 액추에이터에서 단일 축 동축 모터 펌프 어셈블리의 펌프 흐름 특성과 성능을 평가하고 모터 펌프 어셈블리의 광범위한 작업 조건에서 실험적으로 전체 효율을 조사하기위한 시뮬레이션 모델을 구축했습니다.
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이 논문에서
요약
초록
전기 유체 정압 액추에이터(EHA)는 높은 출력 밀도, 유지 보수 용이성 및 신뢰성 측면에서 기존 유압 서보 액추에이터와 비교할 때 가장 유망한 대안이 될 수 있습니다. EHA의 성능과 서비스 수명을 결정하는 핵심 동력 장치인 모터-펌프 어셈블리는 넓은 속도/압력 범위와 높은 동적 응답을 동시에 보유해야 합니다.
이 백서에서는 시뮬레이션 및 실험을 통해 모터 펌프 어셈블리의 성능을 테스트하는 방법을 제시합니다. 유량 출력 특성은 실험 시작 시 어셈블리의 시뮬레이션 및 분석을 통해 정의되었으며, 이는 펌프가 EHA의 요구 사항을 충족할 수 있는지 여부에 대한 결론으로 이어졌습니다. 1,450-9,000rpm의 속도 범위와 1-30MPa의 압력 범위에서 펌프 테스트 벤치를 통해 모터 펌프 어셈블리에 대해 일련의 성능 테스트가 수행되었습니다.
유량 출력 특성의 테스트 결과와 시뮬레이션 결과 간의 일관성을 확인한 후 다양한 작업 조건에서 모터 펌프 어셈블리의 전반적인 효율성을 테스트했습니다. 결과는 어셈블리가 10-25 MPa의 압력 하에서 4,500-7,000 rpm에서 작업 할 때와 5-15 MPa 하에서 2,000-2,500 rpm에서 작업 할 때 더 높은 전체 효율을 가짐을 보여주었습니다. 전반적으로이 방법은 모터 펌프 어셈블리가 EHA의 요구 사항을 충족하는지 여부를 미리 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 또한이 백서는 EHA 성능을 예측하는 데 도움이 될 수있는 다양한 작업 조건에서 모터 펌프 어셈블리의 신속한 테스트 방법을 제안합니다.
서론
일반적으로 전력 밀도가 높은 통합 액추에이터로 알려진 EHA는 항공 우주, 항공, 건설 기계 및 로봇 공학 1,2와 같은 분야에서 광범위한 전망을 가지고 있습니다. EHA는 주로 서보 모터, 펌프, 실린더, 가압 저장소, 밸브 블록, 모드 제어 밸브, 모듈 제어 밸브 및 센서로 구성되며 고집적, 펌프 제어, 폐쇄 유압 시스템을 구성합니다. 회로도와 물리적 모델은 그림 1 3,4,5,6,7에 나와 있습니다. 모터 펌프 어셈블리는 핵심 동력 및 제어 구성 요소이며 EHA7의 정적 및 동적 성능을 결정합니다.
종래의 모터 펌프 어셈블리는 별도의 모터와 펌프로 구성되며, 샤프트는 샤프트 커플 링(8)에 의해 연결된다. 이....
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프로토콜
1. 펌프 유동 특성의 시뮬레이션
- 모터 펌프 어셈블리의 시뮬레이션 모델을 구축합니다. AMESim 시뮬레이션 플랫폼을 열고 스케치 모드로 들어갑니다.
- 운동학 수학적 모델과 분포 곡선에 따라 단일 피스톤에 대한 시뮬레이션 모델을 구축합니다(그림 3). 단일 피스톤 모델을 슈퍼 구성 요소로 캡슐화합니다(그림 4).
참고: 피스톤의 주요 운동학적 수학적 모델(식 (1))은 다음을 산출합니다.
(1)
이 방정식에서 x는 피스톤의 절대 변위, β는 사판 경사각, φ는 피스톤의 위....
- 운동학 수학적 모델과 분포 곡선에 따라 단일 피스톤에 대한 시뮬레이션 모델을 구축합니다(그림 3). 단일 피스톤 모델을 슈퍼 구성 요소로 캡슐화합니다(그림 4).
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결과
배출 흐름의 시뮬레이션 결과(그림 10A)는 속도가 일정할 때 부하 압력이 증가함에 따라 배출 흐름이 약간 감소하는 것을 나타냅니다. 또한 출력 유량은 동일한 벨트 폭으로 판단하여 압력이 일정할 때 속도가 증가함에 따라 선형적으로 증가했습니다. 다양한 작업 조건에서 모터 펌프 어셈블리의 성능을 직접 평가하기 위해 체적 효율 다이어그램을 플로팅했습니다(그림 11A). 펌프 체적 효율은 더 높았지만 압력과 속도는 상대적으로 낮았습니다. 속도가 3,000rpm일 때 체적 효율 95%에 대한 최대 출력 압력은 5MPa였습니다. 속도가 8,000rpm일 때 이 값은 23MPa로 빠르게 상승했습니다.
도 10B 는 시뮬레이션과 잘 일치하는 방전 흐름의 실험 결과를 나타낸다. 실험 결과와 시뮬레이션 결과의 약간의 차이는 속도가 5,0.......
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토론
이러한 실험 단계를 수행할 때 압력 측정 지점이 펌프의 오일 포트에 충분히 가깝도록 하는 것이 중요하며, 이는 실험 결과에 큰 영향을 미칩니다. 또한 특히 고속 작업 조건에서 캐비테이션이 존재하지 않도록 모터 펌프 어셈블리의 입구 포트 압력에주의하십시오.
이 방법을 사용하면 오일 공급 압력을 동적으로 조정하여 다양한 작업 조건의 정확한 시뮬레이션을 실현할 수 있습니다.
이 방법의 한계는 시뮬레이션으로 모터 펌프 어셈블리의 총 효율을 정확하게 얻을 수 없다는 것입니다. 시뮬레이션 모델에서 펌프의 세 가지 주요 마찰 표면은 완전한 유막 윤활 상태에 있으며, 이는 인터페이스에 점성 마찰만 존재한다는 것을 의미합니다. 그러나 실제 상황은 유막의 상태가 시뮬레이션 모델로 시뮬레이션 할 수없는 전체 유막 윤활과 경계 윤활 사이를 전환하는 것입니다. 따라서 시뮬레이션 모델을 사용하여 펌프를 시뮬레이션하는 데 중점을 둡니다., 프로토타입의 실제.......
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공개 사항
저자는 이해 상충이 없다고 선언합니다.
감사의 글
이 연구는 중국 민간 항공기 프로젝트 [No. MJ-2017-S49] 및 중국 박사후 과학 재단 [No.2021M700331]의 지원을 받았습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| AmeSim 시뮬레이션 플랫폼 | Siemens | Amesim 16 | |
| DAQ 카드 | Advantech | PCI1710 | |
| 유량계 | KRACHT | VC0.04E1RS, 0.02-4 L/min | |
| 유량계 | KRACHT | VC0.4E1RS, 0.2-40 L/min | |
| 산업용 컴퓨터 | Advantech | 610H | |
| 오일 공급 모터 | Siemens | 1TL0001-1BB23-3JA5 | |
| 오일 공급 펌프 | Kangbaishi | P222RF01DT | |
| OriginPro | OriginLab Corporation | OriginPro 2021 (64-bit) 9.8.0.200 | |
| 압력 센서 | Feejoy | PI131G (0-5 MPA) F4MCAH5C | |
| 비례 릴리프 밸브 | Huade 유압 | DBE10-30B / 50YV | |
| 비례 릴리프 밸브 | Huade 유압 | DBE10-30B/315YV | |
| 스핀들 모터 | HAOZHI | DGZX-18020 / 22A2-KFHWVJLS | 최대 속도: 18,000rpm; 전원: 22kW |
| 온도 센서 | Feejoy | TI-A42M1A180/30+F1 |
참고문헌
- Yu, B., Wu, S., Jiao, Z., Shang, Y. Multi-objective optimization design of an electrohydrostatic actuator based on a particle swarm optimization algorithm and an analytic hierarchy process. Energies. 11 (9), 2426(2018).
- Chao, Q., et al.
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재인쇄 및 허가
