$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Znany jako typowo zintegrowany siłownik o dużej gęstości mocy, EHA ma szerokie perspektywy w takich dziedzinach jak lotnictwo, lotnictwo, maszyny budowlane i robotyka1,2. EHA składa się głównie z serwomotoru, pompy, cylindra, zbiornika ciśnieniowego, bloku zaworów, zaworów sterujących trybem, zaworów sterujących modułem i czujników, tworząc wysoce zintegrowany, sterowany pompą, zamknięty układ hydrauliczny. Schemat ideowy i model fizyczny są pokazane w Rysunek 13,4,5,6,7. Zespół silnik-pompa jest podstawowym elementem zasilania i sterowania, a także określa statyczną i dynamiczną wydajność klasy EHA7.
Konwencjonalny zespół silnik-pompa składa się z oddzielnego silnika i pompy, których wały są połączone sprzęgłem wału8. Struktura ta ma znaczący negatywny wpływ na wydajność i żywotność EHA. Po pierwsze, zarówno silnik, jak i pompa będą wytrzymywać stosunkowo duże wibracje ze względu na dokładność montażu, szczególnie przy dużej prędkości5. Wibracje nie tylko wpływają na charakterystykę wyjściową pompy, ale także przyspieszają zużycie interfejsów ciernych w pompie, prowadząc do awarii zespołu silnik-pompa9. Po drugie, uszczelki muszą być umieszczone na końcach wału pompy, co nie może zasadniczo zapobiec wyciekom. Tymczasem sprawność mechaniczna zespołu silnik-pompa spada wraz ze wzrostem oporu tarcia10. Po trzecie, częste odwracanie zespołu silnik-pompa przyspieszy zużycie sprzęgła i zwiększy prawdopodobieństwo pęknięcia zmęczeniowego, zmniejszając niezawodność systemu EHA11,12.
Tak więc, jednowałowy współosiowy zespół silnik-pompa w wspólnej obudowie został opracowany, aby uniknąć tych niedociągnięć. Struktura jest pokazana w Rysunek 2. W tym elemencie zastosowano konstrukcję bez sprzęgła, co może jednocześnie zwiększyć wydajność dynamiczną i stan smarowania silnika i pompy. Ta współosiowa konstrukcja z jednym wałem zapewnia wyrównanie dwóch wirników i poprawia równowagę dynamiczną w warunkach dużych prędkości. Co więcej, wspólna obudowa zasadniczo eliminuje nieszczelność końca wału.
Testowanie charakterystyki wyjściowej zespołu silnik-pompa EHA ma ogromne znaczenie dla optymalizacji i poprawy wydajności EHA. Istnieje jednak stosunkowo niewiele badań dotyczących testów wydajności zespołu silnik-pompa, zwłaszcza w przypadku EHA. W związku z tym przeprowadziliśmy metodę testową polegającą na połączeniu symulacji i eksperymentów. Metoda ta jest odpowiednia do testowania zespołów silnik-pompa w szerokim zakresie warunków pracy, zwłaszcza pomp EHA.
Są dwa główne wyzwania: pierwszym jest zbudowanie dokładnego modelu symulacyjnego do analizy charakterystyki przepływu wyjściowego silnik-pompa i zapewnienie pomocy w optymalnym projektowaniu zespołu silnik-pompa. Stworzyliśmy model symulacyjny zespołu silnik-pompa poprzez modelowanie hierarchiczne i przeprowadziliśmy analizę symulacyjną przepływu wyjściowego poprzez zmianę różnych parametrów. Drugim jest kawitacja badanego elementu spowodowana dużą prędkością, co jest najważniejszym aspektem odróżniającym ją od zwykłych pomp. Dlatego skupiliśmy się bardziej na projekcie układu zasilania olejem podczas projektowania systemu testowego, aby zrealizować test w różnych warunkach pracy.
W tym protokole stworzono jednowymiarowy model symulacyjny, który początkowo symulował charakterystykę przepływu pompy, oceniając, czy charakterystyka przepływu pompy spełnia wymagania EHA. Następnie charakterystykę przepływu i ogólną wydajność przetestowano eksperymentalnie na dedykowanym stanowisku testowym, uzyskując ogólną mapę wydajności, której nie można dokładnie zasymulować za pomocą symulacji. Na koniec porównano charakterystykę przepływu pompy z wynikami eksperymentalnymi, aby zweryfikować dokładność wyników symulacji. W międzyczasie uzyskano ogólną mapę sprawności w celu oceny wydajności zespołu jednowałowego współosiowego silnik-pompa.