تغییرات هندسی چرخ دنده بر بازدهی پمپ دنده‌ای چگونه است؟
نوع جدیدی از شیارهای نگهدارنده را در دنده‌های چرخ دنده طراحی کردند و نتایج آزمایش تجسم کاهش قابل توجهی از پدیده کاویتاسیون را در ناحیه محفظه خروجی و ورودی پمپ چرخ دنده ای خارجی نشان داد [13،14].
در این نوشته تغییرات هندسی چرخ دنده بر بازدهی پمپ دنده‌ای را بررسی خواهیم کرد.
خصوصیات هندسی پمپ دنده‌ای از جمله ضخامت و قطر جفت چرخ دنده، موقعیت لوله ورودی و شکل صفحه پورت که بر ظرفیت مکش تأثیر می‌گذارد، به تفصیل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در نتیجه تجزیه و تحلیل، اصول طراحی پمپ‌های با مکش کارآمد روغن در نهایت مشخص شده است [15].
جهت دوم تحقیق در افزایش فشار محفظه مکش پمپ هیدرولیک به وسیله تقویت کننده فشار کمکی است که موثرترین روش محسوب می‌شود [17,18]. نوعی پمپ پیستونی با یک پروانه گریز از مرکز یکپارچه، پیشرفت بزرگی در کاربردهای هوانوردی ایجاد کرده است [19،20]، مانند پمپ پیستونی پرسرعت (V۳۰G) که توسط شرکت آلمانی InLine تولید شده است.
Bosch Rexroth (A15VLO) و Danfoss Hydraulic (D۱P) نیز محصولات مشابهی را ارائه کرده‌اند.
نمونه دیگری از این روند در مقاله [21] گزارش شده است که در آن یک ساختار پمپ گریز از مرکز شفت توخالی با تلاش برای تعیین ویژگی‌های تغییر فشار در محفظه مکش پمپ‌های جابجایی طراحی شده است. خوشبختانه، نتایج تجربی و شبیه‌سازی امکان‌سنجی این راه‌حل را تایید کرد.
ساختار هندسی چرخ دنده
این کار محتوای تازه‌ای را برای جهت‌های فوق‌الذکر اضافه می‌کند که در آن CIGPها به عنوان موضوع مطالعه در نظر گرفته شدند.
ابتدا پارامترهای هندسی جفت دنده مناسب‌تر برای عملکرد با سرعت بالا محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
سپس برای بهبود ظرفیت مکش، سه پمپ جابجایی غیر مثبت (N-PDPs: نوع سوراخ‌های شیبدار، نوع تیغه‌های جریان محوری و نوع پروانه گریز از مرکز) پیشنهاد شد و عملکرد هر کدام از نظر بازده پر شدن مورد ارزیابی قرار گرفت.
از CIGPها در راه حل طراحی فشرده، قسمت پمپ دنده ای به عنوان مجموعه کیت کارتریج با توجه به راحتی نصب و تعمیر طراحی شد.
در تحقیق حاضر، تمامی مدل‌های دینامیکی سیالات محاسباتی و محاسبات شبیه‌سازی با نرم‌افزار تجاری PumpLinx، نرم‌افزاری تخصصی برای پیش‌بینی عملکرد نظری پمپ‌ها، که نتایج محاسباتی و دقت آن در موارد متعدد قابل اعتماد است، انجام شد [10]. ۱۵.۲۱، ۲۲].
مشاهده می‌شود که راندمان پرکردن CIGPها روند کاهشی را نشان می‌دهد. در مقایسه، مدول ۳ دارای نرخ افت سریع‌تری است و پدیده اشباع نرخ جریان معمولاً رخ می‌دهد که ناشی از پر شدن ناقص جدی در ۶۰۰۰ دور در دقیقه است، در حالی که سه مدول دیگر همچنان می‌توانند راندمان پر شدن خود را بالای ۹۰ درصد در طیف وسیعی از سرعت‌ها حفظ کنند.
برای توضیح این پدیده دو دلیل عمده را می‌توان خلاصه کرد. از یک طرف، ابعاد محوری جفت چرخ دنده مدول ۳ طولانی‌تر است که به معنای یک محفظه مکش باریک است.
در چنین حالتی، سیال کار قبل از پر شدن کامل از دهانه مکش توسط چرخ دنده پینیون به محفظه تخلیه فشار داده می‌شود و در نتیجه پر شدن کافی وجود ندارد.
از سوی دیگر، فرض بر این است که ناشی از کاویتاسیون است. برای تایید این حدس و گمان، ناحیه توزیع کسر حجمی گاز بالاتر از ۰.۵ همانطور که در شکل ۶ نشان داده شده است استخراج شد.
سرعت چرخش چرخ دنده‌ها
همانطور که سرعت چرخش از ۱۵۰۰ دور در دقیقه به ۶۰۰۰ دور در دقیقه افزایش می‌یابد، گاز (کسر حجمی > ۰.۵، شکل ۶a را ببینید) در حوزه سیال به تدریج از هیچ می‌رود و تقریباً کل منطقه محفظه ورودی را پر می‌کند، که به خوبی توضیح می‌دهد که چرا اشباع جریان رخ می‌دهد.
در حالی که یک مشاهده لذت بخش از مقایسه ظاهر می‌شود، همانطور که در شکل ۶b نشان داده شده است.
محتوای گاز در حوزه سیال جفت چرخ دنده ضخیم کوتاه نسبتاً کمتر است و کسر حجمی گاز در مدول ۴.۵ و ۵ تقریباً در ۶۰۰۰ دور در دقیقه و همچنین راندمان پر شدن یکسان است (شکل ۵ را ببینید).
بنابراین در مطالعه زیر مدل CIGP با مدول ۴.۵ به عنوان مرجع انتخاب شد.
به منظور تعریف بیشتر ویژگی‌های مکش CIGPهای پرسرعت، یک مدل کلی CIGP (سرعت سرعت: ۲۰۰۰ دور در دقیقه) به عنوان موردی برای تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای توسعه داده شد که جابجایی هندسی آن ۳۰.۴۵ میلی لیتر بر ساعت است.
لازم به ذکر است که تنها تفاوت این دو مدل در طول محوری جفت دنده است.
شکل ۷ نتایج شبیه‌سازی را برای چهار مشخصات نرخ جریان نشان می‌دهد. همانطور که انتظار می‌رود، دبی موردنیاز را می‌توان با استفاده از هر دو پمپ خروجی داد.
علاوه بر این، CIGP با سرعت بالا دارای مزیت بازده پر کردن بالاتر در سه درجه اول است، در حالی که چهارمین چیزی است که باید در زیر به آن پرداخته شود.
علاوه بر این، جفت چرخ دنده را می‌توان به صورت ساختاری کوتاه و ضخیم برای کاهش ابعاد محوری طراحی کرد که در این مقاله به تفصیل مورد بحث قرار نگرفته است.
همانطور که در تحلیل قبلی، در سرعت بالا، توانایی خود مکش CIGP به تنهایی امکان‌پذیر است. نمی‌تواند کارایی حجمی آن را به اندازه سرعت معمولی تضمین کند، بنابراین، یک دستگاه مکش کمکی بسیار ضروری است.
دیدگاهتان را بنویسید
می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟خیالتان راحت باشد :)