عملکرد پمپ‌ دنده‌ای میکروهیدرولیک چگونه است؟

0 دیدگاه
عملکرد پمپ‌ دنده‌ای میکروهیدرولیک

امروزه پمپ‌ها متداول‌ترین دستگاه‌ها هستند و در همه زمینه‌های فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در میان پمپ‌های جابجایی که در سیستم‌های محرکه هیدرولیکی به عنوان مولد نیرو استفاده می‌شود، انواع پمپ دنده ای متداول‌ترین هستند. سهم استفاده آن‌ها بیش از نیمی از کل پمپ‌های تولید شده تخمین زده شده است.
عملکرد پمپ‌ دنده‌ای میکروهیدرولیک مزایای مختلفی دارد که عبارتند از: طراحی ساده و جمع و جور، قابلیت اطمینان، مقاومت در برابر ناخالصی‌های محیط کار، بازده بالا و اندازه کوچک در مقایسه با سایر پمپ‌ها. طراحی پمپ دنده در طی 400 سال گذشته تکامل یافته است (خالق اولین واحد دنده‌، یوهانس کپلر بود که محلول خود را در سال 1604 به ثبت رساند). در ادبیات‌، تنوع زیادی از سازه‌های مختلف با بهبود خصوصیات هیدرولیکی و صوتی را می‌توان یافت [9،16،18،20].

در حال حاضر، توسعه واحدهای دنده مدرن با جهات زیر همراه است: افزایش فشارهای کاری در سال‌های اخیر، یک پیشرفت پویا در زمینه میکروالکترونیک و میکرومکانیک فرصت‌های جدیدی را برای توسعه ریز سیستم‌های قدرت سیال و میکرو هیدرولیک ایجاد کرده است. کوچک سازی عناصر هیدرولیک امکان جایگزینی هیدرولیک کلاسیک با میکرو هیدرولیک را فراهم می‌کند، جایی که به دلیل اندازه یا وزن نمی‌توان از آن استفاده کرد.
سه عامل اصلی برای تعیین طبقه بندی پمپ به عنوان میکرو پمپ وجود دارد. آن‌ها ابعاد کلی، اندازه اسمی و سرعت جریان هستند. بهینه سازی وزن بدنه پمپ دنده‌ای روی عملکرد پمپ تاثیر می‌گذارد، ابعاد پمپ‌های میکرو هیدرولیک که جریان و فشار مورد نیاز را به مایعات منتقل می‌کنند از چند صد نانومتر تا چند سانتی‌متر است.

سرعت انتقال

اندازه اسمی، که برای پمپ‌های جابجایی به تحویل خاص اشاره دارد، برای اجزای میکرو هیدرولیک باید زیر 6 باشد (NM <6). سرعت جریان در میکرو هیدرولیک ممکن است کوچک، 2–50 سانتی‌متر مکعب در ثانیه (120–300 سانتی‌متر مکعب در دقیقه) یا بسیار کوچک‌، <2 سانتی‌متر مکعب در ثانیه (<120 سانتی‌متر مکعب در دقیقه) [5،6،11]. به حداقل رساندن وزن پمپ تا حد زیادی بر هندسه بدن تأثیر می گذارد. از طرف دیگر، “تر و تمیز” بسیار بزرگ سازه می‌تواند منجر به کاهش مقاومت آن در زیر مقدار حد ناشی از عملکرد طبیعی واحد دنده شود.
از این را، طراحی پمپ نیاز به حل مسئله هندسه بهینه بدنه پمپ دارد به گونه‌ای که با کمترین ابعاد و وزن ممکن با حفظ تمام معیارهای مقاومت مشخص می‌شود. طرح پمپ مورد تجزیه و تحلیل در این مقاله به گروهی از عناصر میکرو هیدرولیک تعلق دارد، زیرا ابعاد کلی ارتفاع – 56 میلی‌متر، عرض – 52 میلی‌متر و طول (برای بزرگ‌ترین پمپ از سری انواع) – 56.3 میلی‌متر است.
مشخصه آن یک جریان کوچک، تا 25 سانتی‌متر مکعب در ثانیه است و تحویل خاص برابر با 1 سانتی‌متر مکعب در ثانیه است. بنابراین NM <6. علاوه بر این، مقادیر ویژه تحویل پمپ‌های دنده‌ای که اخیراً تولید شده‌اند، مطابق با الزامات اعداد بر اساس تعداد ترجیحی (مقادیر ترجیحی) هستند که در قرن نوزدهم توسط چارلز رنارد توسعه یافته است.

در حال حاضر، طبق استاندارد پذیرفته شده عمومی، میکرو پمپ‌ها به گروه 0 تعلق دارند، که در آن‌ها تحویل خاص تا 1 سانتی‌متر مکعب در دور است. بنابراین، برای محاسبات عددی در این مقاله، میکرو پمپ بالاترین میزان تحویل خاص پمپ 1 cm3 / rev انتخاب شد‌، زیرا بدنه پمپ در این حالت بیشترین فشار را دارد. 2.1 مدل هندسی در حین اجرای کمک هزینه

میکرو پمپ‌ها

سری میکرو پمپ‌های دنده‌ای PZ0 طراحی و تولید شدند [10]. واحدهای نمونه اولیه دارای ساختار سه بخشی هستند که به صورت فلنج، بدنه پمپ و قاب پشتی هستند. برای اتصال میکرو پمپ به مونتاژ درایو از فلنج استفاده می‌شود. در بدنه پمپ دنده‌های محرک و بیکار قرار داده شده است – واحد پمپاژ، بوش و درگاه‌های مکش و فشار برای اتصال به سیستم درایو. کل ساختار درب پشت را می‌بندد.

در فلنج و درب پشت، مهر و موم‌های جبران کننده و ضد اکستروژن برای جلوگیری از نشت قرار داده شده است. پانل‌ها با چهار پیچ و مهره به هم متصل می‌شوند. موقعیت محوری متقابل آن‌ها توسط سنجاق‌های رولپلاک محافظت می‌شود. نمای منفجر شده طراحی میکرو پمپ در شکل 1 نشان داده شده است. بر اساس یک اسناد فنی قبلاً تهیه شده از میکروپمپ دنده‌ای (شکل 2)، یک مدل سه بعدی از بدنه پمپ تهیه شده است. این مدل در نرم افزار Autodesk Inventor ایجاد شده است (شکل 3)، به عنوان پرونده parasolid ذخیره شده و سپس به محیط Ansys Multiphysics وارد شده است. در هندسه مدل، ساده سازی‌های جزئی انجام شد، به عنوان مثال در کانال مکش و فشار موضوع وارد نشده است.

یک مدل بسیار دقیق ممکن است در تهیه یک مدل گسسته مشکلات جدی ایجاد کند، زیرا چگالی بیشتری از شبکه عناصر گسسته را مجبور می‌کند. این به نوبه خود تعداد عناصر، زمان محاسبه را افزایش می‌دهد و نیاز به استفاده بالاتر از حافظه کامپیوتر دارد. مشخص شد که ساده سازی هندسه تأثیر قابل توجهی بر نتایج شبیه سازی نخواهد داشت. برای تجزیه و تحلیل، بزرگ‌ترین ابعاد از سری نوع پمپ استفاده شد. بدنه مرکزی به دلیل طولانی‌ترین طول بیشترین فشار را دارد، زیرا فشار تخلیه بیشترین منطقه را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

 مدل گسسته

مدل هندسی به عناصر محدود چهار ضلعی با درجه بالاتر تقسیم شد (solid187). هر عنصر توسط 10 گره تعریف می‌شود. در رئوس و در هر لبه چهار ضلعی. این عنصر برای مدل سازی مش‌های نامنظم‌، به ویژه برای هندسه‌های مختلف از سیستم‌های CAD / CAM مناسب است. هر گره از این عنصر دارای سه درجه آزادی است که امکان حرکت ترجمه در جهت x ، y و z را فراهم می‌کند. عناصر شبکه از دقت بالای محاسبات در مورد یک مدل هندسه پیچیده اطمینان حاصل می‌کنند [23]. شبکه المان محدود در داخل بدنه پمپ در ناحیه تماس بدنه با بوش‌ها و در درگاه تخلیه تصفیه می‌شود (شکل 4). 2.3 خواص مواد محفظه پمپ از آلیاژ آلومینیوم PA6 ساخته شده است.

این آلیاژ با ویژگی‌های مقاومت خوب و مقاومت کششی و خستگی بالا مشخص می‌شود. خواص مکانیکی و فیزیکی آلیاژ مطابق با PN-84 / H-93669 PA6 در جدول 1 خلاصه شده است. 4. بهینه سازی بدنه میکرو پمپ دنده‌ای نتایج
شبیه سازی‌های انجام شده بر روی مدل محفظه پمپ دنده‌ای نشان داده است که مقادیر تنش و جابجایی در مدل بسیار کمتر از مقدار محدود است. بنابراین، تصمیم گرفته شد وزن ساختار بدنه پمپ بهینه شود. هدف از بهینه سازی دستیابی به نسبت کارایی انرژی بالاتر (P / m) پمپ با حفظ همان بازده کلی بود. بنابراین، واحد پمپاژ، بوش، و اندازه پورت مکش و تخلیه تغییر نکردند. همچنین مواد ساختمانی تغییر نکرده است.

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *