Modelowanie i analiza doświadczalna jednowałowego zespołu współosiowy silnik-pompa w siłownikach elektrohydrostatycznych

Zespoły pomp silnikowych są kluczowymi elementami aktywatorów elektrohydrostatycznych. Protokół ten przedstawia skuteczną metodę testowania charakterystyki wyjściowej zespołu pompy silnikowej i szerokich warunków pracy. Protokół ten przyjmuje akumulację symulacji i upośledzenia, dzięki czemu można szybko uzyskać wydajność modelowego zespołu pompy.

Technologia ta przyczynia się do rozwoju modelowego zespołu pompy. Podczas przeprowadzania eksperymentu chroń się, aby zapobiec szkodliwości hałasu i oleju. Ważne jest, aby przed załadowaniem upewnić się, że przewody olejowe są szczelnie połączone.

Procedurę zademonstruje Yuxuan Ma, doktorant z laboratorium. Aby rozpocząć, ustaw główne parametry zespołu pompy silnikowej, przechodząc do trybu parametrów, a następnie ustaw główne parametry, klikając dwukrotnie określony komponent w modelu symulacyjnym. Ustaw prędkość obrotową i ciśnienie próbne, zgodnie z opisem w tekście.

Ustaw parametry wstępnego uruchomienia modelu jako czas rozpoczęcia wynoszący zero sekund, czas końcowy wynoszący jedną sekundę i interwał drukowania wynoszący jedną milisekundę. Uruchom symulację wstępnie i sprawdź, czy system osiągnie stan ustalony po zakończeniu symulacji. Jeśli system osiągnie stan ustalony, zaznacz opcję Użyj starych wartości końcowych w oknie Parametry uruchamiania.

Jeśli nie, zresetuj ostateczny czas do dwóch sekund lub nawet dłużej, aż system osiągnie stan ustalony. Następnie ustaw parametry uruchamiania modelu jako czas rozpoczęcia wynoszący zero sekund, czas końcowy 0,2 sekundy i interwał drukowania wynoszący 0,002 milisekundy. Aby zainstalować interfejsy mechaniczne, połącz powierzchnię czołową zespołu pompy silnikowej z blokiem zaworu testowego i użyj co najmniej czterech, aby zapewnić dobrą wydajność sufitu.

Zamocuj zespół pompy silnikowej i blok zaworu testowego na stole warsztatowym stanowiska testowego. Podłącz zespół pompy silnikowej i blok zaworów testowych do dedykowanego oprzyrządowania za pomocą czterech, a oprzyrządowanie do stołu warsztatowego za pomocą dwóch. Zainstaluj dwie grupy czujników ciśnienia i temperatury portu A i portu B na bloku zaworu testowego.

Podłącz te czujniki bezpośrednio do portu wycieku w celu monitorowania wycieków. Aby podłączyć interfejsy hydrauliczne, najpierw połącz dwa porty oleju pod wysokim ciśnieniem źródła pompy z portem A lub B bloku zaworów testowych. Następnie połącz port oleju pod ciśnieniem z portem oleju wyciekającego pompy.

W celu odprowadzenia powietrza z zespołu pompy silnikowej należy upewnić się, że zawór nadmiarowy układu zasilania olejem jest w stanie rozładowania. Uruchom silnik zasilania olejem na trzy minuty, aby usunąć powietrze z układu testowego i ogrzać go. Aby sprawdzić, czy w zespole pompy silnikowej nie ma wycieków, należy zamknąć zawór nadmiarowy układu zasilania olejem i poszukać wycieków w zespole pompy silnikowej.

Dostosuj ciśnienie zasilania olejem do dwóch megapaskali na dłużej niż jedną minutę. Aby podłączyć interfejsy elektryczne, należy najpierw podłączyć interfejs zasilania i interfejs sygnału obrotowego do sterownika zespołu pompy silnikowej. Podłącz sterownik do sterownika poprzez RS-442, pracujący w modelu full duplex, a następnie do zasilania prądem stałym 270 V.

Aby przeprowadzić kontrolę zespołu pompy silnikowej bez obciążenia, uruchom pompę zasilania olejem i utrzymuj zawory nadmiarowe układów zasilania i ładowania oleju w stanie rozładunku. Włącz sterownik i sterownik i sprawdź, czy zespół pompy silnikowej może normalnie odbierać polecenie sterujące. Ustaw instrukcję 2000 obr./min do przodu, a następnie wstecz do zespołu pompy silnikowej.

Obserwuj stan roboczy zespołu pompy silnikowej i sprawdź, czy nie ma wycieków w bloku zaworów. Aby ustawić układ zasilania olejem, uruchom pompę zasilania olejem i przełącz zawory nadmiarowe układu zasilania olejem i układu ładowania w stan obciążenia. Aby określić minimalną wartość ciśnienia zasilania olejem, należy rozpocząć od dostosowania ciśnienia zasilania olejem do jednego megapaskali lub więcej, o czym decyduje testowany zespół pompy silnikowej.

Następnie wyreguluj prędkość obrotową badanego zespołu motopompy do 9000 obr./min, upewniając się, że przepływ pompy jest równy teoretycznemu przepływowi pompy. W przeciwnym razie zwiększ ciśnienie zasilania olejem, aby uniknąć kawitacji. Powoli zmniejszaj ciśnienie zasilania olejem i rejestruj zmianę przepływu pompy.

Wykreśl względny przepływ pompy w funkcji ciśnienia zasilania olejem i znajdź punkt przegięcia przepływu pompy oznaczony jako minimalne ciśnienie zasilania olejem. Ustaw zawór nadmiarowy obciążenia na minimalne ciśnienie zasilania olejem. Włącz system kontroli temperatury i ustaw temperaturę oleju na 30 stopni Celsjusza.

Włącz również kamerę termowizyjną, aby wykryć temperaturę powierzchni zespołu pompy silnikowej. Wyślij instrukcje sterujące do zespołu pompy silnikowej, aby pracowała w sposób ciągły z określoną prędkością. Stopniowo reguluj zawór nadmiarowy obciążenia.

Zwiększ ciśnienie obciążenia do określonej wartości i przytrzymaj przez cztery sekundy każde krytyczne zmierzone ciśnienie. Gdy ciśnienie osiągnie określoną wartość prędkości, wyreguluj zawór nadmiarowy obciążenia z powrotem na jeden megapaskal. Wyeksportuj eksperymentalne dane przepływu i wykreśl mapę charakterystyki przepływu pompy w zespole pompy silnikowej.

Oblicz ogólną sprawność zespołu pompy silnikowej w różnych warunkach pracy i narysuj ogólną mapę wydajności. Wynik symulacji przepływu wylotowego wykazał, że przepływ nieznacznie się zmniejszał, przy wzroście ciśnienia przy stałej prędkości, podczas gdy wzrastał liniowo wraz ze wzrostem prędkości przy stałym ciśnieniu. Zaobserwowano niewielką różnicę w wynikach eksperymentalnych i symulacyjnych dla przepływu wyładowania.

Gdy prędkość jest wyższa niż 5000 obr./min, gdzie przepływ wyjściowy najpierw maleje, a następnie wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia. Określono sprawność objętościową, z której wynika, że sprawność pompy była wyższa przy niskim ciśnieniu i prędkości. Przy 3000 obr./min maksymalne ciśnienie wyjściowe wynosiło pięć megapaskal, podczas gdy przy 8000 obr./min było to 23 megapaskale.

Wyniki eksperymentu różnią się od symulacji, gdy zespół pompy silnikowej pracuje z dużą prędkością i niskim ciśnieniem. Jednak przy ciśnieniu 10 megapaskali wydajność objętościowa maleje wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. Zaobserwowano, że wyniki symulacji i eksperymentu są bliższe przy wyższych prędkościach i prawie pokrywają się z wynikami eksperymentalnymi w zakresie prędkości od 3500 do 9000 obr./min.

Wyniki eksperymentalne ogólnej sprawności pokazują, że w ekstremalnych warunkach, takich jak niska prędkość i wysokie ciśnienie lub wysoka prędkość i niskie ciśnienie, całkowita wydajność jest stosunkowo niska. Ważne jest, aby upewnić się, że punkty pomiaru ciśnienia znajdują się blisko portów olejowych. Poza tym zwróć uwagę na ciśnienie wlotowe, aby upewnić się, że nie ma kawitacji.

Postępując zgodnie z tą procedurą, możemy również zastosować metodę wtrysku usterki, aby zbadać wydajność i tryb awarii zespołu pompy silnikowej w ekstremalnych warunkach pracy.