الگوی ساختاری حرکتی پمپ های دنده ای نسبت به فشار

ضریب دبی مساحت جریان موثر یک روزنه را محاسبه می کند. مقدار بالای ضریب تخلیه منجر به جریان بالاتری می شود. مدل فرض می‌کند که با تغییر شکل ناحیه جریان تخلیه، ضریب دبی ثابت می‌ماند. برای طراحی پل بلبرینگ در نظر گرفته شده، تغییر شکل ناحیه جریان جانبی قابل توجه است.
تغییرات در ضریب دبی با ژئومتری دهانه در مرجع [13] آورده شده است. با این حال، اینها برای شرایط جریان ثابت ارزیابی می‌شوند و برای تغییرات هندسی بسیار سریعی که در یک پمپ واقعی رخ می‌دهند، باید تنها در صورتی استفاده شوند که اثرات دینامیکی قابل اندازه‌گیری باشند. به نظر نمی رسد چیزی در ادبیات به مدل سازی جریان از طریق دهانه های هندسه متغیر با سرعت متغیر کمک کند.
ما در این نوشته الگوی ساختاری حرکتی پمپ های دنده ای را بررسی خواهیم کرد.
در مدل تطبیق نتایج داده ها به طور مستقیم از اطلاعات CAD که دنده پیچیده و اشکال پل بلبرینگ را تعریف می کند.
یکی از ویژگی های کلیدی کار ارزیابی تجربی است که از مبدل های فشار نصب شده در ریشه دندان چرخ دنده برای اندازه گیری فشارهای مش بندی استفاده می کند.
علاوه بر این، تجسم جریان پمپ دنده ای برای پشتیبانی از توضیحات برای رفتار اندازه گیری شده استفاده شده است.
اعتبار سنجی مدل تحلیلی تحت شرایط محتوای هوای اشباع کم و فشار بخار بالا به طور مستقیم امکان پذیر نبوده است. با این حال، اعتبار مدل در شرایط محتوای هوای بسیار اشباع و فشار بخار کم ممکن شده است.

داده های آزمایش نشان می دهد که حفره ناشی از تبخیر هنوز هم زمانی رخ می دهد که یک سیال دارای محتوای هوای محلول بالایی باشد.
این به تغییرات فشار سریع نسبت به سرعت انتشار هوا نسبت داده می شود.

مطالعات تجسم جریان نشان داده است که رژیم های جریان پیچیده در یک نقطه کلیدی در چرخه مش بندی وجود دارد، یعنی تولید گرداب جریان که منجر به کاویتاسیون می شود.
اصل مسئله در پیش‌بینی و تعیین کمیت کاویتاسیون ناشی از جریان گرداب باقی می‌ماند.
به طور کلی، این مدل قادر به ارزیابی فشار ناخالص داخل دندانه های مشبک پمپ دنده ای است. با این حال، مقدار مدول حجیم مورد استفاده در مدل باید پایین تنظیم شود تا هوا و بخار آزاد شده به دلیل کاویتاسیون گردابی در نظر گرفته شود.

علاوه بر این، مدل دینامیک خط ورودی را در نظر نمی گیرد تا اثرات موج فشار بر جریان به حجم بین دندانی را امکان پذیر کند.

برای برآورد این موضوع باید کارهای بیشتری انجام شود. در حالی که مدل دارای مکانیسم رضایت‌بخشی است تا تأثیرات کاویتاسیون بر فشارها و جریان‌های ناخالص در طول مش‌بندی چرخ دنده را امکان‌پذیر سازد، مدل تمایل دارد جریان را در حجم بین دندانه‌ای در لحظه بحرانی پیش‌بینی کند.

ساختار عددی پمپ

فشار سریع نسبت به سرعت انتشار هوا نسبت داده می شود. مطالعات تجسم جریان نشان داده است که رژیم های جریان پیچیده در یک نقطه کلیدی در چرخه مش بندی وجود دارد، یعنی تولید گرداب جریان که منجر به کاویتاسیون می شود. اصل مسئله در پیش‌بینی و تعیین کمیت کاویتاسیون ناشی از جریان گرداب باقی می‌ماند.
به طور کلی، این مدل قادر به ارزیابی فشار ناخالص داخل دندانه های مشبک پمپ دنده ای است. با این حال، مقدار مدول حجیم مورد استفاده در مدل باید پایین تنظیم شود تا هوا و بخار آزاد شده به دلیل کاویتاسیون گردابی در نظر گرفته شود.

علاوه بر این، مدل دینامیک خط ورودی را در نظر نمی گیرد تا اثرات موج فشار بر جریان به حجم بین دندانی را امکان پذیر کند. برای برآورد این موضوع باید کارهای بیشتری انجام شود.
در حالی که مدل دارای مکانیسم رضایت‌بخشی است تا تأثیرات کاویتاسیون بر فشارها و جریان‌های ناخالص در طول مش‌بندی چرخ دنده را امکان‌پذیر سازد، مدل تمایل دارد جریان را در حجم بین دندانه‌ای در لحظه بحرانی پیش‌بینی کند.
به منظور توسعه بیشتر این مدل، موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرد:

اندازه نسبتاً بزرگ چرخ دنده های پمپ امکان نصب دو مبدل فشار را در ریشه چرخ دنده راننده (یعنی ریشه حجم V2) می دهد. یک مبدل، که به عنوان T1 تعیین شده است، به صورت محوری در مرکز چرخ دنده قرار داشت.
دیگری که به عنوان T2 نامگذاری شده است، نزدیک به قسمت جانبی چرخ دنده قرار داشت. سوراخ های نصب ترانسدیوسر دچار فرسایش جرقه شده و مبدل ها با استفاده از یک دو قسمتی در جای خود چسبانده شدند.

ایجاد فشار مضاعف

چسب اپوکسی، با یک لایه نازک از LoctiteA 5220 که در اطراف شکاف محیطی بین مبدل و چرخ دنده اعمال می شود تا آب بندی بیشتری ایجاد کند. سیگنال از مبدل‌ها، حلقه‌های لغزشی بود که بر روی یک امتداد یاتاقان ژورنال دنده راننده نصب شده بودند.
یک رمزگذار چرخشی با هدف همگام سازی سیگنال های فشار با موقعیت دنده گنجانده شد. شکل 5 یک نمایش شماتیک از تجهیزات تست را نشان می دهد.

پهنای باند مبدل 60 کیلوهرتز بود که 20 درصد فرکانس تشدید آن (300 کیلوهرتز) است. برای حداکثر سرعت بلوک تست از 5000 دور در دقیقه و یک پمپ 12 دندانه، فرکانس مش بندی 6.3 کیلوهرتز است که نسبت پهنای باند به سرعت ضبط 9.5 به 1 را ارائه می دهد.

در شرایط تست سرعت پایین 2040 r/min این نسبت به 26.1 به افزایش می یابد. بنابراین پهنای باند مبدل برای محدوده شرایط آزمایش کافی بود. مهر و موم صفحه کربنی بارگذاری شده در هر انتهای چرخ دنده راننده قرار داشت تا از محیط خشکی برای سیم های مبدل های فشار نصب شده روی دندانه دنده اطمینان حاصل شود.
رمزگذار چرخشی و حلقه‌های لغزش بر روی قسمتی از یاتاقان ژورنال چرخ دنده راننده نصب شده بودند.

این منجر به یک لحظه آویزان شد، که همراه با بار هیدرولیک (به دلیل توزیع فشار در اطراف وجه رانش یاتاقان) باعث جداسازی وجه رانش چرخ دنده راننده و یاتاقان‌های رانش می‌شود.
تجزیه و تحلیل بارها نشان داد که مهر و موم جلوی رانش چرخ دنده حفظ می شود به شرطی که افزایش فشار پمپ دنده زیر 7.6 مگاپاسکال باقی بماند.

4.1 کالیبراسیون مبدل های فشار و جزئیات آزمایش تصمیم گرفته شد که مبدل ها پس از آزمایش کالیبره شوند.

یعنی تولید گرداب جریان که منجر به کاویتاسیون می شود. اصل مسئله در پیش‌بینی و تعیین کمیت کاویتاسیون ناشی از جریان گرداب باقی می‌ماند.
به طور کلی، این مدل قادر به ارزیابی فشار ناخالص داخل دندانه های مشبک پمپ دنده ای است. با این حال، مقدار مدول حجیم مورد استفاده در مدل باید پایین تنظیم شود تا هوا و بخار آزاد شده به دلیل کاویتاسیون گردابی در نظر گرفته شود.

علاوه بر این، مدل دینامیک خط ورودی را در نظر نمی گیرد تا اثرات موج فشار بر جریان به حجم بین دندانی را امکان پذیر کند. برای برآورد این موضوع باید کارهای بیشتری انجام شود. در حالی که مدل دارای مکانیسم رضایت‌بخشی است تا تأثیرات کاویتاسیون بر فشارها و جریان‌های ناخالص در طول مش‌بندی چرخ دنده را امکان‌پذیر سازد، مدل تمایل دارد جریان را در حجم بین دندانه‌ای در لحظه بحرانی پیش‌بینی کند.

شکل 6 پیکربندی دکل آزمایشی را نشان می دهد. شیرهای 1 و 2 فشار ورودی بلوک آزمایش را کنترل می کنند در حالی که شیر 3 فشار تخلیه بلوک آزمایش را کنترل می کند.
مایع آزمایش مورد استفاده نفت سفید (AVTUR به مشخصات DERD 2454) بود.
مخزن سوخت در طول آزمایش به اتمسفر باز بود، اسماً 0.101 مگاپاسکال (مطلق). در پایان آزمایش، محتوای هوای محلول سوخت با استفاده از روش توصیف شده در مرجع [10] اندازه‌گیری شد و 24 درصد مشخص شد.