Summary
電気ハイドロスタティック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ポンプ流量特性と性能を評価するためのシミュレーションモデルを構築し、モータポンプアセンブリの幅広い作業条件での全体的な効率を実験的に調査しました。
Abstract
静電アクチュエータ(EHA)は、その高い出力密度、メンテナンスの容易さ、および信頼性のために、従来の油圧サーボアクチュエータと比較して最も有望な代替手段となります。EHAの性能と耐用年数を決定するコアパワーユニットとして、モーターポンプアセンブリは、広い速度/圧力範囲と高い動的応答を同時に備えている必要があります。
この論文では、シミュレーションと実験を通じてモーターポンプアセンブリの性能をテストする方法を紹介します。流量出力特性は、実験開始時のアセンブリのシミュレーションと分析を通じて定義され、ポンプがEHAの要件を満たすことができるかどうかの結論に至りました。一連の性能試験は、ポンプテストベンチを介して、1,450〜9,000 rpmの速度範囲および1〜30MPaの圧力範囲でモーターポンプアセンブリで実施されました。
流量出力特性の試験結果とシミュレーション結果との整合性を確認した後、さまざまな作業条件下でモーターポンプアセンブリの全体的な効率をテストしました。結果は、10〜25MPaの圧力下で4,500〜7,000rpmで、5〜15MPaの下で2,000〜2,500rpmで作業する場合、アセンブリの全体的な効率が高いことを示しました。全体として、この方法は、モーターポンプアセンブリがEHAの要件を満たしているかどうかを事前に判断するために利用できます。さらに、この論文は、EHA性能の予測に役立つ可能性のある、さまざまな作業条件でのモーターポンプアセンブリの迅速なテスト方法を提案します。
Introduction
EHAは、高出力密度の典型的な統合アクチュエータとして知られており、航空宇宙、航空、建設機械、ロボット工学などの分野で幅広い見通しを持っています1,2。EHAは主にサーボモーター、ポンプ、シリンダー、加圧リザーバー、バルブブロック、モード制御バルブ、モジュール制御バルブ、センサーで構成され、高度に統合されたポンプ制御のクローズド油圧システムを構成します。概略図と物理モデルを図13、4、5、6、7に示します。モーターポンプアセンブリはコアパワーおよび制御コンポーネントであり、EHA7の静的および動的性能を決定します。
従来のモーター - ポンプアセンブリは、独立したモータおよびポンプからなり、そのシャフトはシャフトカップリング8によって接続されている。この構造は、EHAのパフォーマンスと寿命に重大な悪影響を及ぼします。まず、モーターとポンプの両方が、特に高速5での組み立て精度のために比較的大きな振動に耐えます。振動は、ポンプの出力特性に影響を与えるだけでなく、ポンプ内の摩擦インターフェースの摩耗を加速させ、モーターポンプアセンブリ9の故障につながります。第二に、ポンプのシャフト端にシールを設定する必要がありますが、これは漏れを根本的に防ぐことはできません。一方、モータ - ポンプアセンブリの機械的効率は、摩擦抵抗の増加とともに低下する10。第三に、モーターポンプアセンブリの頻繁な逆転は、カップリングの摩耗を加速し、疲労破壊の可能性を高め、EHA11,12のシステムの信頼性を低下させます。
したがって、これらの欠点を回避するために、共有ハウジング内の単軸同軸モーターポンプアセンブリが開発されました。構造を 図 2 に示します。このコンポーネントにはカップリングなしの設計が採用されており、モーターとポンプの動的性能と潤滑状態を同時に向上させることができます。この単軸同軸設計により、2つのローターの位置合わせが保証され、高速条件下での動的バランスが向上します。さらに、共有ハウジングは基本的にシャフトエンドの漏れを排除します。
EHAモーターポンプアセンブリの出力特性をテストすることは、EHA性能の最適化と改善にとって非常に重要です。ただし、特にEHAの場合、モーターポンプアセンブリの性能テストに関する研究は比較的少ないです。そこで、シミュレーションと実験を組み合わせた試験方法を実施しました。この方法は、幅広い動作条件、特にEHAポンプのモーターポンプアセンブリのテストに適しています。
2つの主な課題があり、1つ目は、モーターポンプの出力流量特性を解析するための正確なシミュレーションモデルを構築し、モーターポンプアセンブリの最適設計を支援することです。モータポンプ組立のシミュレーションモデルを階層モデリングにより確立し、異なるパラメータを変更することで出力フローのシミュレーション解析を実現しました。2つ目は、高速によって引き起こされる試験要素のキャビテーションであり、これは通常のポンプと区別する最も重要な側面です。そのため、さまざまな作業条件下でのテストを実現するためのテストシステムを設計する際には、オイル供給システムの設計に重点を置いています。
このプロトコルでは、ポンプ流量特性を最初にシミュレートするために1次元シミュレーションモデルを確立し、ポンプ流量特性がEHAの要件を満たしているかどうかを判断しました。次に、流れ特性と総合効率を専用のテストベンチで実験的にテストし、シミュレーションでは正確にシミュレーションできない総合効率マップを取得しました。最後に、ポンプの流量特性を実験結果と比較し、シミュレーション結果の精度を検証しました。一方、単軸同軸モーターポンプアセンブリの性能を評価するために、全体的な効率マップが得られました。
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Protocol
1. ポンプ流量特性のシミュレーション
- モーターポンプアセンブリのシミュレーションモデルを構築します。 AMESim シミュレーションプラットフォームを開き、 スケッチ モードに入ります。
- 運動学的数学モデルと分布曲線に従って、単一ピストンのシミュレーションモデルを構築します(図3)。シングルピストンモデルをスーパーコンポーネントとしてカプセル化します(図4)。
注:ピストンの主な運動学的数学モデル(式(1))は、次のものを生成します。
(1)
この式において、xはピストンの絶対変位、βは斜板傾斜角、φはピストンの位相角、Rfはシリンダブロックの分布半径、dfはシリンダブロックの分布径である。 - バルブプレートの漏れと摩擦を考慮してポンプモデルを構築します(図4)。バルブプレートモジュールを構築するには、主にピストン/シリンダーブロックインターフェースとスリッパ/斜板インターフェースの粘性摩擦とスロットル効果に焦点を当てます。
- 理想的なトルクモジュールを介してモーターモデルを構築します(図4)。理想的なトルクモジュールを使用して、モーターの鉄損、銅損、攪拌損失を無視してモーターをシミュレートします。
- 運動学的数学モデルと分布曲線に従って、単一ピストンのシミュレーションモデルを構築します(図3)。シングルピストンモデルをスーパーコンポーネントとしてカプセル化します(図4)。
- モーターポンプアセンブリモデルの主なパラメータを設定します。
- 表1に従ってモーターポンプアセンブリのパラメータを設定します。PARAMETERモードに入り、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。表2に従って回転速度と試験圧力を設定します。
- モデルの実行前パラメータを設定します:開始時間:0秒、 最終時間:1秒、印刷間隔:1ミリ秒。
- シミュレーションを事前に実行して、定常状態を実現します。
- シミュレーションを実行し、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、手順1.2.1の最終時間を2秒以上にリセットし、システムが定常状態に達するまで手順1.2.2を繰り返します。
- モデルの実行パラメータを設定します:開始時間:0秒、 最終時間:0.2秒、印刷間隔:0.002ミリ秒。
- シミュレーションを実行し、シミュレーション データを保存します。
注意: 特定の動作条件に対して手順1.2.1〜1.2.4を繰り返します。シミュレーション後にデータを保存します。 - シミュレーションデータをエクスポートし、 OriginProでモーターポンプアセンブリの流動特性コンターをプロットします。ポンプ流量の値を、0.2秒以内に記録されたポンプ流量の平均として計算します。
- 出力流量特性の決定
- さまざまな圧力条件下での最高速度でのモーターポンプアセンブリの出力流量曲線をプロットします。
- 特定のEHA最高速度に応じてポンプの必要な出力流量を計算し、さまざまな圧力条件で必要な出力流量曲線をプロットします。
- EHAの必要な流量曲線がモーターポンプアセンブリの出力流量曲線に包まれていることを確認してください。
(1)2. 実験プラットフォームの構築
- テストベンチを確立します。
- 表3に従ってテストベンチの油圧部品を準備します。各コンポーネントの主要パラメーターが表 3 にリストされている要件を満たしていることを確認します。
- 油圧バルブブロックを設計および製造し、油圧回路図(図5)に従って油圧システムを構築します。コンポーネントの相対位置が示されている回路図と同じであり、圧力センサーと温度センサーがテストポイントにできるだけ近い位置に配置されていることを確認してください。
注:この一連の実験は、 図6に示すように、専用の高速高圧ポンプ負荷シミュレーションテストベンチで実施されました。 - ツーリングとテストバルブブロックを設計および製造します。設計ツールが、テスト対象のポンプとテストベンチの特定のインターフェースに従っていることを確認してください。
- メカニカルインターフェースの設置(図7)
- 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ます。良好なシール性能を確保するために、少なくとも4本のネジを使用してください。
- 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ワークベンチに固定します(図8)。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。
注意: テストの実施中に振動が発生しないように、2本のネジが十分に強力であることを確認してください。 - 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。
注意: 実験を完了するには、テスト対象のモーターポンプアセンブリごとに異なる工具を設計および製造する必要があります。
- 油圧インターフェースの接続(図7)
- 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。
- 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排気
- 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。
注意: 特定の実行時間は、テストベンチの特定の条件に従って決定されます。このステップの主な目的は、オイルがテスト回路の各コンポーネントに完全に流れ込み、テストされたポンプの表面温度がオイル温度に近いことを確認することです。
- 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遮断します。給油圧力を2MPaに1分以上調整します。
注意: これは、Oリングの故障による漏れなど、テストシステムに明らかな漏れがあるかどうかを調べるのに役立ちます。- モーターポンプアセンブリの漏れを探します。漏れた場合は、まず油圧システムをシャットダウンしてシールを交換してから、手順2.3と2.4を繰り返します。漏れがない場合は、オイル供給システムのリリーフバルブを開きます。
- 電気的インターフェースの接続(図9)
- 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。
- ドライバをRS 442経由でコントローラに接続し、全二重モードで動作させます。
- ドライバを270VDC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
- 給油ポンプを作動させ、給油および積み込みシステムのリリーフバルブを荷降ろし状態に保ちます。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。
注意: モーターポンプアセンブリの入口ポートは、オイル供給ポンプを介して加圧できるため、コンポーネントのキャビテーションを防ぐことができます。 - モーターポンプアセンブリに2,000rpmの指示を前方に設定します。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(手順2.5を参照)。
- モーターポンプアセンブリに2,000rpmの指示を逆に設定します。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(手順2.5を参照)。
- 給油ポンプを作動させ、給油および積み込みシステムのリリーフバルブを荷降ろし状態に保ちます。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。
3.モーターポンプアセンブリのポンプ流量と全体的な効率テスト
- 給油システムの設定
- 給油ポンプを作動させ、給油システムと装填システムのリリーフバルブを装填状態に切り替えます。
- 給油リリーフバルブを最小給油圧力psmin0.6MPaに調整します。手順 3.1.2.1-3.1.2.3 に従って、psmin を選択します。
注意: psminは、キャビテーションを防ぐためのモーターポンプアセンブリの入口ポートの圧力です。- オイル供給圧力を、テストしたモーターポンプアセンブリによって決定される1MPa以上に調整します。
- テストしたモーターポンプアセンブリの回転速度を9,000 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、 ポンプフローの変曲点を見つけます-このポイントのオイル供給圧力は最小オイル供給圧力psminです。
- 負荷リリーフバルブを psminに調整します。
- 温度制御システムの電源を入れ、油温を30°Cに調整します。
- 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。
- モーターポンプアセンブリに制御指示を送信して、特定の速度で連続的に動作させます(表2)。
- 負荷リリーフバルブを調整し、負荷圧力を特定の値まで徐々に上げます(表2)。各臨界測定圧力で4秒間保持します。
注意: 実験中はモーターの温度に細心の注意を払ってください。モーターポンプアセンブリの表面の温度が100°C未満であることを確認してください。 - 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1MPaに戻します。
- すべての臨界圧力測定ポイントの特性が 表3.3に従ってテストされるまで、手順3.4と2を繰り返します。
- 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ηoを計算し、全体的な効率マップをプロットします。
注意: モーターポンプアセンブリの全体的な効率は、式(2)で与えられます。
.(2)
ここで、Poはモーターポンプアセンブリの出力電力、Piはドライバーの入力電力、Qポンプはポンプ流量です。Δpはポンプ圧力差です。U電源は電源出力電圧です。I電源は電源出力電流です。
.(2)Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
吐出流のシミュレーション結果(図10A)から,速度が一定の場合,負荷圧力の上昇に伴って吐出流がわずかに減少することが示された。さらに、同じベルト幅から判断すると、圧力が一定の場合、出力流量は速度の増加とともに直線的に増加しました。さまざまな作業条件下でのモーターポンプアセンブリの性能を直接評価するために、その体積効率図をプロットしました(図11A)。ポンプの体積効率は高く、圧力と速度は比較的低いことが示されました。速度が3,000rpmのとき、95%の体積効率の最大出力圧力は5MPaでした。速度が8,000rpmのとき、この値は急速に23MPaに上昇しました。
図10B は、シミュレーションとよく一致する放電流の実験結果を示しています。実験結果とシミュレーション結果のわずかな違いは、速度が5,000rpm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することです。 図11B は、実験の体積効率を示す。実験結果は、特にモーターポンプアセンブリが高速および低圧で動作する場合、シミュレーション結果とは異なります。圧力降下が10MPa未満の場合、体積効率は回転速度の増加とともに低下します。
図12 は、シミュレーション結果と実験結果の間の体積効率とポンプ流量の違いを示しています。この図では、ポンプ流量のシミュレーション結果が実験結果とよく一致していることがわかります。さらに、体積効率誤差も10%以内に保たれます。速度が4,000rpmを超える場合、誤差は4%以内に制御できます。 図13 は、モーターポンプアセンブリの全体的な効率を示しています。モーターポンプアセンブリが低速高圧または高速と低圧の作業条件で動作する場合、その総合効率は比較的低く、特に高速および低圧では、総効率が~10%に低下します。圧力降下が5〜15MPaの範囲にあり、速度が2,000〜8,000rpmの場合、その総合効率は最大60%に達する可能性があります。
図1:EHAの構造と概略図。モデルの上の写真はEHAの3Dモデルで、下の写真は模式図です。略称: EHA = 静電アクチュエータ。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2:単軸同軸モーターポンプアセンブリの構造。 この図は、ハウジング、シャフト、ローター、ステータコイル、エンコーダ、リアエンドプレート、斜板、ピストン、シリンダーブロック、バルブプレートで構成されるモーターポンプアセンブリの内部構造を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図3:単一ピストンのシミュレーションモデル。 この図は、ピストン体積キャビティモデル、流量分布モデル、スリッパモデルを含むシングルピストンモデルの構成を示しています。関数f(x,y)は斜板/スリッパ界面の摩擦動力損失を示し、関数f(x,y,z)はピストン/シリンダブロック界面の粘性摩擦動力損失を示します。この図の数字は、シングルピストンシミュレーションモデルのスーパーコンポーネントのインターフェースを示しています。略語: PCI = ピストン/シリンダブロックインタフェース;SSI = 斜板/スリッパインターフェース;P =圧力;V =速度;μ = 摩擦係数;Q =フロー;A、B =モーターポンプアセンブリのポート。M =質量;F = 力 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図4:モーターポンプアセンブリのシミュレーションモデル。 モーターポンプアセンブリモデルは、主に位相角の異なる9つのシングルピストンモデル、理想的なモーターモデル、およびバルブプレート摩擦モデルで構成されています。関数f(x,y)はポンプのかくり損失を示し、上の関数f(x,y,z)はシリンダーブロック/バルブプレートインターフェースの体積電力損失を示し、下部関数はシリンダーブロック/バルブプレートインターフェースの摩擦電力損失を示します。この図の数字は、シングルピストンシミュレーションモデルのスーパーコンポーネントのインターフェースを示しています。略語: CVI = シリンダーブロック/バルブプレートインターフェース;P =圧力;V =速度;μ = 摩擦係数;Q =フロー;A、B =モーターポンプアセンブリのポート。M =質量;F =力。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図5:実験の水理模式図。 この図は、実験の油圧スキームを示しています。4つの逆止弁で構成されるブリッジ回路は、流れ方向を切り替えるために使用されます。略語:D =オイル供給ポンプのドライバー。P =圧力;T =温度;I =センサー。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図6:テストベンチの構造構成。 この写真は、テストベンチの構成を示しています:コントロールパネル、油圧システム、オイルクーラー、およびテストボード。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図7:モーターポンプアセンブリの取り付け。 この写真は、モーターポンプアセンブリの設置状態と、圧力センサーと温度センサーのレイアウトを示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図8:ツーリングの接続。 この写真は、モーターポンプアセンブリとテストバルブブロックとツーリングの接続を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図9:電気インターフェースの接続。 この写真は、モーターポンプアセンブリ、ドライバー、およびコントローラーの接続を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図10:ポンプ流量のシミュレーションと実験結果 。 (A)等高線は、ポンプ流量のシミュレーション結果を示しています。結果は、吐出流の良好なライナー特性を示す。(B)等高線はポンプ流量の実験結果を示す。実験結果はシミュレーション結果と一致しています。カラーバーはポンプ流量を示します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図11:体積効率のシミュレーションと実験結果 。 (A)等高線は体積効率のシミュレーション結果を示す。シミュレーション結果によると、モーターポンプアセンブリが高圧および低速の状態で動作している場合を除いて、モーターポンプアセンブリの体積効率は比較的高いです。(B)等高線は体積効率の実験結果を示す。実験結果は、特に高速および低圧の作業条件で、シミュレーション結果とは異なります。カラーバーは、体積効率の割合を示します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図12:15MPaの圧力降下下での異なる速度の効率とポンプ流量。 黒の実線は体積効率実験結果、赤線はシミュレーション結果を表します。体積効率は速度の増加とともに増加し、シミュレーション結果は速度が速いほど実験結果に近くなります。黒破線はポンプ流量実験結果、赤線はシミュレーション結果を表す。図から、シミュレーション結果は、3,500〜9,000rpmの速度範囲での実験結果とほぼ一致していることがわかります。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図13:総合効率の実験結果。 等高線は、モーターポンプアセンブリの総合効率を示しています。モーターポンプアセンブリが極端な条件で動作する場合、全体的な効率は比較的低くなります。カラーバーは、全体的な効率の割合を示します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
| パラメーター | 記号 | 単位 | 価値 | ||
| シリンダーブロックの分布径 | ティッカー | ミリメートル | 29.3 | ||
| 斜板傾斜角 | β | ° | 9 | ||
| ピストンの直径 | dz | ミリメートル | 7.5 | ||
| ピストン番号 | Z | - | 9 | ||
| ピストンボールヘッド穴の長さ | lqt | ミリメートル | 7.3 | ||
| ピストンボールヘッド穴の直径 | DQt | ミリメートル | 1 | ||
| プランジャーキャビティの体積が無効です | Vd | ミリメートル3 | 392.69 | ||
| ピストン/シリンダーブロック界面の油膜厚さ | ティッカー | マイクロメートル | 3 | ||
| スリッパ穴の直径 | ds | ミリメートル | 0.4 | ||
| スリッパ穴の長さ | ls | ミリメートル | 1.5 | ||
| スリッパシールベルトの外径 | DSSO | ミリメートル | 8.8 | ||
| スリッパシールベルトの内径 | DSSI | ミリメートル | 6.3 | ||
| スリッパ/斜板界面の油膜厚 | hs | マイクロメートル | 5 | ||
| バルブプレートインナーシールベルトの内径 | Dci | ミリメートル | 12.05 | ||
| バルブプレートインナーシールベルトの外径 | Dci | ミリメートル | 13.15 | ||
| バルブプレートアウターシールベルトの内径 | ディーコー | ミリメートル | 16.15 | ||
| バルブプレートアウターシールベルトの外径 | ディーコ | ミリメートル | 17.3 | ||
| シリンダーブロック/バルブプレートインターフェースの油膜厚さ | ティッカー | マイクロメートル | 10 | ||
| シリンダーブロックの直径 | ティッカー | ミリメートル | 41.7 | ||
| シリンダーブロックの長さ | ティッカー | ミリメートル | 27.8 | ||
表1:シミュレーションパラメータ 次の表に、モーターポンプアセンブリシミュレーションモデルの主なパラメータを示します。
| 臨界速度 (回転数) | 臨界負荷シミュレーション用圧力差(MPa) | 臨界荷重 実験用圧力差(MPa) | ||
| 1,450 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | ||
| 2,000 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | ||
| 3,500 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | ||
| 4,000 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | 0.4, 3, 6,9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | ||
| 5,000 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27 | ||
| 6,500 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 | ||
| 8,000 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15 | ||
| 9,500 | 0.4, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 | 0.4, 3, 6, 9, 12 | ||
表2:モーターポンプアセンブリの比速度と圧力。 次の表に、モーターポンプアセンブリ実験の重要な作業ポイントを示します。
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Discussion
これらの実験ステップを実施する際には、圧力測定点がポンプのオイルポートに十分近いことを確認することが重要であり、実験結果に大きく影響します。さらに、モーターポンプアセンブリの入口ポートの圧力に注意して、特に高速作業条件でキャビテーションが存在しないようにしてください。
この方法により、給油圧力を動的に調整でき、さまざまな作業条件の正確なシミュレーションを実現できます。
この方法の制限は、モーターポンプアセンブリの総合効率をシミュレーションで正確に取得できないことです。シミュレーションモデルでは、ポンプの3つの主要な摩擦面は完全な油膜潤滑下にあり、これは界面に粘性摩擦のみが存在することを意味します。しかし、実態は油膜完全潤滑と境界潤滑に切り替わり、シミュレーションモデルではシミュレーションできません。そのため、プロトタイプの実際のパラメータに限定されずに低コストで高速であるという利点を持つポンプをシミュレートするためにシミュレーションモデルを使用することに焦点を当てています。一方、この限界を実験的な方法で補います。
別の制限は、この方法ではEHAのモーターポンプアセンブリの熱特性をうまくシミュレートできないことです。EHAは高度に統合されたシステムであるため、モーターポンプアセンブリは作動シリンダーと加圧リザーバーにしっかりと接続されており、複雑な熱状況につながります。したがって、この方法は、実際の温度変化範囲が広い一方で、特定の温度条件下でのみモーターポンプアセンブリの性能をテストできます。
モーターポンプアセンブリの性能の向上は、EHAの人気を促進する上で重要な役割を果たしてきました。この論文で報告された結果に基づいて、モーターポンプアセンブリの全体的な効率にはまだ改善の余地があります。このプロトコルを採用することで、既存の方法と比較して、幅広い作業条件下でモーターポンプの組み立て特性をより効率的に調査できます。この方法は、モーターポンプアセンブリを最適化するための基礎を築き、EHAの急速な発展を強力に保証するはずです。さらに、モーターポンプの性能をテストし、モーターポンプの確実な設計を実現するために非常に重要です。
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Disclosures
著者は、利益相反がないことを宣言します。
Acknowledgments
この研究は、中国民間航空機プロジェクト[No.MJ-2017-S49]および中国ポスドク科学基金会[No.2021M700331]の支援を受けました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AmeSim simulation platform | Siemens | Amesim 16 | |
| DAQ card | Advantech | PCI1710 | |
| Flowmeter | KRACHT | VC0.04E1RS, 0.02-4 L/min | |
| Flowmeter | KRACHT | VC0.4E1RS, 0.2-40 L/min | |
| Industrial Computer | Advantech | 610H | |
| Oil supply motor | Siemens | 1TL0001-1BB23-3JA5 | |
| Oil supply pump | Kangbaishi | P222RF01DT | |
| OriginPro | OriginLab Corporation | OriginPro 2021 (64-bit) 9.8.0.200 | |
| Pressure sensor | Feejoy | PI131G(0-5 MPA)F4MCAH5C | |
| Proportional relief valve | Huade hydraulic | DBE10-30B/50YV | |
| Proportional relief valve | Huade hydraulic | DBE10-30B/315YV | |
| Spindle motor | HAOZHI | DGZX-18020 / 22A2-KFHWVJLS | Max speed: 18,000 rpm; Power: 22 kW |
| Temperature sensor | Feejoy | TI-A42M1A180/30+F1 |
References
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