Modelagem e Análise Experimental do Conjunto Motor-Bomba Coaxial de Eixo Único em Atuadores Eletro-Hidrostáticos

Os conjuntos de motobombas são componentes-chave dos ativadores eletro-hidrostáticos. Este protocolo apresenta um método de teste eficiente sobre as características de saída da montagem da motobomba e as amplas condições de trabalho. Este protocolo adota acúmulo de simulação e comprometimento, de modo que o desempenho do conjunto da bomba modelo pode ser rapidamente obtido.

Esta tecnologia contribui para o desenvolvimento do conjunto modelo da bomba. Ao realizar o experimento, proteja-se para evitar os danos do ruído e do óleo. É importante certificar-se de que os tubos de óleo estão bem conectados antes de carregar.

Demonstrando o procedimento estará Yuxuan Ma, um estudante de pós-graduação do laboratório. Para começar, defina os parâmetros principais do conjunto da motobomba entrando no modo de parâmetro e defina os parâmetros principais clicando duas vezes no componente específico no modelo de simulação. Defina a velocidade de rotação e a pressão de teste, conforme descrito no texto.

Defina os parâmetros de pré-execução do modelo como a hora de início de zero segundo, a hora final de um segundo e o intervalo de impressão de um milissegundo. Execute previamente a simulação e verifique se o sistema atingirá o estado estacionário no final da simulação. Se o sistema atingir o estado estacionário, marque a opção Usar valores finais antigos na janela Executar parâmetros.

Caso contrário, redefina o tempo final para dois segundos ou até mais, até que o sistema atinja o estado estacionário. Em seguida, defina os parâmetros de execução do modelo como o tempo de início de zero segundos, o tempo final de 0,2 segundos e o intervalo de impressão de 0,002 milissegundos. Para instalar as interfaces mecânicas, conecte a face final do conjunto da motobomba com o bloco de válvulas de teste e use pelo menos quatro parafusos para garantir um bom desempenho no teto.

Fixe o conjunto da motobomba e o bloco da válvula de teste na bancada de trabalho da bancada de teste. Conecte o conjunto da motobomba e o bloco da válvula de teste ao ferramental dedicado com quatro parafusos e o ferramental à bancada de trabalho com dois parafusos. Instale dois grupos de sensores de pressão e temperatura da porta A e da porta B no bloco da válvula de teste.

Conecte esses sensores diretamente à porta de vazamento para monitoramento de vazamentos. Para conectar as interfaces hidráulicas, conecte inicialmente as duas portas de óleo de alta pressão da fonte da bomba com a porta A ou B do bloco da válvula de teste. Em seguida, conecte a porta de óleo pressurizado com a porta de óleo de vazamento da bomba.

Para a exaustão de ar do conjunto da motobomba, certifique-se de que a válvula de alívio do sistema de fornecimento de óleo esteja no estado de descarga. Ligue o motor de alimentação de óleo por três minutos para exaurir o ar do sistema de teste e aquecê-lo. Para verificar se há vazamentos no conjunto da motobomba, desligue a válvula de alívio do sistema de fornecimento de óleo e procure vazamentos no conjunto da motobomba.

Ajuste a pressão de alimentação de óleo para dois MegaPascal por mais de um minuto. Para conectar as interfaces elétricas, primeiro conecte a interface da fonte de alimentação e a interface de sinal rotativo ao driver do conjunto da motobomba. Conecte o driver ao controlador via RS-442, trabalhando em um modelo full duplex e, em seguida, a uma alimentação CC de 270 volts.

Para realizar a inspeção sem carga do conjunto da bomba do motor, execute a bomba de fornecimento de óleo e mantenha as válvulas de alívio dos sistemas de fornecimento e carregamento de óleo no estado de descarga. Ligue o driver e o controlador e verifique se o conjunto da motobomba pode receber o comando de controle normalmente. Defina uma instrução de 2000 rpm para a frente e, em seguida, inverta para o conjunto da bomba do motor.

Observe o estado de funcionamento do conjunto da motobomba e verifique se há vazamento no bloco de válvulas. Para definir o sistema de fornecimento de óleo, execute a bomba de fornecimento de óleo e comute as válvulas de alívio do sistema de fornecimento de óleo e do sistema de carregamento para o estado de carregamento. Para determinar o valor mínimo da pressão de fornecimento de óleo, comece ajustando a pressão de fornecimento de óleo para um MegaPascal ou mais, o que é decidido pelo conjunto da bomba do motor testado.

Em seguida, ajuste a velocidade de rotação do conjunto da bomba do motor testado para 9000 rpm, certificando-se de que o fluxo da bomba é igual ao fluxo teórico da bomba. Caso contrário, aumente a pressão de fornecimento de óleo para evitar a cavitação. Reduza lentamente a pressão de fornecimento de óleo e registre a mudança do fluxo da bomba.

Plote o fluxo relativo da bomba versus a pressão de fornecimento de óleo e encontre o ponto de inflexão do fluxo da bomba denotado como a pressão mínima de fornecimento de óleo. Ajuste a válvula de alívio de carga para a pressão mínima de alimentação de óleo. Ligue o sistema de controle de temperatura e ajuste a temperatura do óleo para 30 graus Celsius.

Além disso, ligue o termovisor para detectar a temperatura da superfície do conjunto da motobomba. Envie as instruções de controle para o conjunto da motobomba, para fazê-lo funcionar continuamente a uma velocidade específica. Ajuste a válvula de alívio de carga gradualmente.

Aumente a pressão de carga para um valor específico e segure por quatro segundos a cada pressão crítica medida. Depois que a pressão atingir o valor específico da velocidade, ajuste a válvula de alívio de carga de volta para um MegaPascal. Exporte os dados de fluxo experimental e plote o mapa característico do fluxo da bomba do conjunto da motobomba.

Calcule a eficiência geral do conjunto da motobomba em diferentes condições de trabalho e plote o mapa geral de eficiência. O resultado da simulação do fluxo de descarga indicou que o fluxo diminuiu ligeiramente, com um aumento da pressão a uma velocidade constante, enquanto aumentou linearmente com o aumento da velocidade a uma pressão constante. Observou-se pequena diferença nos resultados experimentais e de simulação para o fluxo de descarga.

Quando a velocidade é superior a 5000 rpm, onde o fluxo de saída diminui primeiro e depois aumenta com o aumento da pressão. A eficiência volumétrica foi determinada, o que mostra que a eficiência da bomba foi maior em baixa pressão e velocidade. A 3000 rpm, a pressão máxima de saída era de cinco MegaPascal, enquanto a 8000 rpm, era de 23 MegaPascal.

Os resultados experimentais diferem da simulação, quando o conjunto da motobomba trabalha em alta velocidade e baixa pressão. No entanto, a 10 MegaPascal de pressão, a eficiência volumétrica diminui, com o aumento da velocidade de rotação. Observou-se que a simulação e os resultados experimentais estão mais próximos em maior velocidade e quase coincidem com os resultados experimentais na faixa de velocidade de 3500 a 9000 rpm.

Os resultados experimentais da eficiência geral mostram que, sob condições extremas, como baixa velocidade e alta pressão, ou alta velocidade e baixa pressão, a eficiência total é relativamente baixa. É importante certificar-se de que os pontos de medição de pressão estão próximos às portas de petróleo. Além disso, preste atenção à pressão de entrada para garantir que não exista cavitação.

Seguindo este procedimento, também podemos adotar o método de injeção de falhas, para estudar o desempenho e o modo de falha do conjunto da motobomba sob condições extremas de trabalho.