تجزیه و تحلیل میدان جریان داخلی پمپ دنده ای

0 دیدگاه
میدان جریان داخلی پمپ دنده ای

پمپ دنده‌ای پرکاربردترین پمپ غلیظ‌کش از نوع جابه جایی است و منبع اصلی انرژی سیستم‌های جابه جایی مواد غلیظ است. عملکرد پمپ دنده داخلی تحت تأثیر عوامل زیادی مانند محیط کار، تعمیر و نگهداری، فشار سیال و غیره است.
این پمپ با سیستم انتقال دنده متفاوت است، میدان جریان داخلی پمپ دنده‌ای تاثیر بیشتری بر عمر چرخ دنده دارد، بنابراین هنگام پیش بینی عمر خستگی دنده باید سیستم هیدرولیک داخلی را در نظر گرفت. در این مقاله، یک پمپ چرخ دنده هواپیما به عنوان هدف تحقیق، اشکال معمول خرابی، خستگی تماس دنده، پمپ دنده را هدف قرار داده و روش پیش‌بینی مبتنی بر شبیه‌سازی مجازی را پیشنهاد می‌کند.
این روش از نرم‌افزار CFD (دینامیک سیالات محاسباتی) برای تجزیه و تحلیل توزیع فشار میدان جریان داخلی پمپ دنده‌ای استفاده می‌کند و مدل جفت‌کننده یک طرفه جریان-جامد دنده را برای به دست آوردن تنش تماس سطح چرخ دنده بر روی نرم‌افزار میز کار Ansys ساخته است.
در نهایت، با استفاده از روش تنش اسمی و تئوری آسیب تجمعی ماینر برای محاسبه عمر خستگی تماس دنده بر اساس منحنی اصلاح‌شده P-SN مواد. تمرین مهندسی نشان می‌دهد که روش عملی و کارآمد است.
پمپ دنده‌ای یکی از واحدهای اساسی سیستم هیدرولیک و سیستم کنترل است.
به طور گسترده‌ای در زمینه مهندسی مکانیک استفاده می‌شود زیرا پمپ دنده‌ای دارای مزایای اندازه کوچک، وزن سبک، عدم حساسیت به آلودگی، عملکرد قابل اعتماد، عملکرد خوب و قیمت آن نسبتا پایین است [1،2].
وضعیت عملکرد پمپ دنده ای تحت تأثیر عوامل زیادی مانند محیط کار، شرایط نگهداری و غیره قرار می گیرد، بنابراین در هنگام کار راحت تر از کار می افتد. بنابراین، به منظور اطمینان از ایمنی و عملکرد قابل اعتماد پمپ دنده ای و دستیابی به تعمیر و نگهداری پیشگیرانه، آن پیش بینی زمان خرابی برای جلوگیری از وقوع حوادث و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و افزایش عمر تجهیزات ضروری است.

تجزیه و تحلیل میدان جریان داخلی پمپ دنده ای

آنالیز چرخ دنده پمپ دنده‌ای

سطح چرخ دنده، دنده فشار تماس زیادی را برای سیستم انتقال دنده تحمل می‌کند که منجر به سایش و خستگی سطح چرخ دنده  می‌شود [3].
برای دنده به عنوان اجزای سوپر شارژر پمپ دنده‌ای غوطه‌ور در محیط کار، شرایط دنده روغن کاری بدون در نظر گرفتن ناخالصی‌های روغن حالت ایده آل است و خرابی خستگی دنده اشکال اصلی خرابی پمپ دنده‌ای است.
تعداد زیادی از محققان تجزیه و تحلیل عمیقی در مورد تجزیه و تحلیل شکست خستگی چرخ دنده‌های چرخ دنده برای سیستم انتقال دنده انجام داده‌اند [4-7].
داوولی و همکاران با فرض شرایط تماس صاف و خشک، معیارهای خستگی چند محوری را برای تحریک کنتاکت‌های دنده اعمال کرد [4].
کیائو و همکاران و اسنیدل و ایوانز خستگی سطح چرخ دنده  چرخ دنده روغن کاری شده را با درمان هر تماس آنی چرخ دنده به عنوان یک خط تماس مستقل از یک جفت سیلندر مطالعه کردند [5،6].
لی مدلی را برای پیش‌بینی عمر خستگی تشکیل ترک در تماس‌های چرخ دنده خار که تحت شرایط روغن کاری مخلوط کار می‌کنند، ارائه می‌کند که در آن ناهمواری‌های سطح، تماس‌های متناوب فلز به فلز و غلظت‌های تنش شدید را ایجاد می‌کنند [7].
اما تحلیل فوق به سیستم انتقال دنده محدود می‌شود و پمپ دنده به عنوان بخش مهمی از سیستم هیدرولیک، فشار داخلی محیط کار تاثیر زیادی بر وضعیت کار دنده و پدیده روغن به دام افتاده دارد. در پمپ دنده‌ای نیز مشکلی است که نمی‌توان آن را نادیده گرفت [8،9].

تجزیه و تحلیل میدان جریان داخلی پمپ دنده ای

جریان داخلی پمپ دنده‌ا‌ی

در داخل و خارج از کشور، پدیده روغن به دام افتاده یکی از نگرانی‌های اصلی است.
لی یولونگ با بررسی و تجزیه و تحلیل اثر پدیده به دام انداختن روغن، مدل استاتیکی و مدل دینامیکی روغن محبوس شده پمپ دنده ای ایجاد شد و نتایج با آزمایش واقعی مقایسه شد [10].
هیون تجزیه و تحلیل سیال را در رژیم جریان، میدان سرعت، میدان فشار تحت شکاف جانبی مختلف، سرعت چرخش، میدان فشار بر اساس نرم‌افزار FLUENT انجام داده است که نشان می‌دهد که پمپ دنده‌ای به دلیل وجود فشار بسیار بالا و بسیار پایین وجود دارد. نفت به دام افتاده [11].
بنابراین، نادیده گرفتن تأثیر فشار محیط کار داخلی پمپ دنده بر روی دنده می‌تواند منجر به انحرافات زیادی در پیش بینی عمر خستگی دنده شود.
با این حال، میدان جریان داخلی پمپ دنده‌ای بسیار پیچیده است، مدل محاسبه نظری برای پاسخگویی به نیازهای مهندسی دشوار است عمل می‌کند و تحقیقات داخلی و بین‌المللی در مورد موضوعات مرتبط کمتر است.
این مقاله روش پیش‌بینی عمر خستگی تماسی دنده را بر اساس شبیه‌سازی مجازی برای پمپ دنده‌ای، روش ارائه می‌کند.
ترکیب روش FEA (تحلیل المان محدود) و روش تنش اسمی و پیروی از اصل آسیب تجمعی ماینر برای پیش بینی عمر خستگی تماس دنده.
روش FEA نه تنها از محاسبه عددی پیچیده سنتی اجتناب می‌کند، بلکه انحراف ناشی از ساده‌سازی مدل نظری را کاهش می‌دهد.
با ساخت مدل کوپلینگ یک طرفه سیال، جامد میدان جریان و میدان ساختار، مشکلی که در تحلیل تنش تماسی چرخ دنده، میدان جریان داخلی پمپ دنده‌ای در نظر گرفته نشد.

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 *