بررسی سایش‌های حاصل از تماس‌های چرخ دنده پمپ دندهای
شبیه‌سازی تنش برخوردی حاصل از تماس‌های چرخ دنده پمپ دندهای یک حالت شبه استاتیکی در ده مرحله بدون در نظر گرفتن مولفه‌های دینامیکی در معادلات تغییر شکل است.
نویسندگان از محدودیت‌های هر دو روش آگاه هستند، زیرا باید بر تأثیر، نه تنها تنش تماس، بلکه همچنین سایش ناشی از سرعت نسبی بین دنده‌های داخلی و خارجی تمرکز می‌کردند. با این وجود، نویسندگان همچنین معتقدند که دانش تنش تماس به دست آمده با هر دو روش، دقت بهینه‌ای را برای در نظر گرفتن نتایج و ادامه این کار می‌دهد.
تغییرات تعداد دندانه‌ها در یک مجموعه چرخ دنده به منظور مقایسه تأثیر آن بر دو قدر عملکرد مورد مطالعه قرار می‌گیرد: حداکثر تنش تماس و ویژگی‌های حجمی. نتیجه نشان می‌دهد که هر دو قدر نسبت به تعداد دندان‌ها رفتار مخالف دارند و بهبود یکی از آن‌ها دیگری را بدتر می‌کند. اگر بخواهد به طرح بهینه برسد، باید توافقی بین هر دو بزرگی در نظر گرفته شود.
علی‌رغم محدودیت‌های تکنیک فوتوالاستیسیته، توافق درستی از دامنه بزرگی تنش تماس بین مطالعه تحلیلی و آزمون‌های فوتوالاستیسیته نشان داده شده است.
با این وجود، نتایج در محل حداکثر تنش تماس در هر نقطه تماس با یکدیگر مخالف هستند.
دلیل آن این است که یک نقطه تماس را در مرحله آزمایش به دلیل عدم امکان تشخیص تغییر رنگ و استرس تماس در آخرین نقطه تماس فعال از دست داد.
بررسی تنش تماس‌های چرخ دنده
در واقع، محدوده بزرگی داده‌شده توسط طیف رنگ‌ها، اطلاعات کیفی تنش تماس است، که سپس با مدل تحلیلی مخالف است.
تغییر شکل مدل ساخته شده توسط Expoxy، اطلاعات کمی دقیق تنش تماس را به دو دلیل اصلی پنهان می‌کند: عدم دقت اندازه گیری در ناحیه بسیار نزدیک به نقطه تماس و مقیاس مدل.
تمام اقدامات و دقت در طول کار آزمایشی به منظور اطمینان از دقیق‌ترین نتایج آزمایشی تنش تماسی انجام شد.
با وجود آن، نویسندگان آگاه هستند که نزدیک‌ترین منطقه به نقطه تماس قادر به دیدن تمام طیف رنگ‌ها نیست. عدم دقت در نتایج ظاهر می‌شود و واضح است که هنگام تفسیر نتایج تحلیلی، شبیه‌سازی چرخ دنده‌های پمپ دنده ای و تجربی باید احتیاط کرد.
با این وجود، حقایق فیزیکی وجود دارد که ما قادر به شبیه‌سازی آن‌ها نیستیم، فقط به این دلیل که هنوز از درک تمام محتویات درگیر کننده آن‌ها فاصله داریم، به ویژه برای ساختارهای پیچیده پمپ چرخان.
اعتبار سنجی
برای تایید مدل پمپ دنده ای باید فشارهای مش‌بندی را اندازه گیری کرد. یک بلوک تست توسعه (شکل ۴) برای این منظور در دسترس بود.
اندازه نسبتاً بزرگ چرخ دنده‌های پمپ امکان نصب دو مبدل فشار را در ریشه چرخ دنده محرک (یعنی ریشه حجم V۲) می‌دهد. یک مبدل، که به عنوان T۱ تعیین شده است، به صورت محوری در مرکز چرخ دنده قرار داشت.
دیگری که به عنوان T۲ نام‌گذاری شده است، نزدیک به قسمت جانبی چرخ دنده قرار داشت.
سوراخ‌های نصب ترانسدیوسر جرقه خورده و مبدل‌ها با استفاده از یک چسب اپوکسی دو قسمتی در جای خود باند شدند و یک لایه نازک از LoctiteA ۵۲۲۰ در اطراف شکاف محیطی بین مبدل و چرخ دنده اعمال شد تا آب‌بندی بیشتری ایجاد کند. سیگنال از مبدل‌ها از طریق بلوک آزمایش پمپ دندهای شکل ۴ منتقل شد.
حلقه‌های لغزنده نصب شده بر روی قسمتی از یاتاقان ژورنال دنده محرک.
یک رمزگذار چرخشی با هدف همگام‌سازی سیگنال‌های فشار با موقعیت دنده گنجانده شد. شکل ۵ یک نمایش شماتیک از تجهیزات تست را نشان می‌دهد.
پهنای باند مبدل ۶۰ کیلوهرتز بود که ۲۰ درصد فرکانس تشدید آن (۳۰۰ کیلوهرتز) است.
برای حداکثر سرعت بلوک آزمایشی ۵۰۰۰ r/min و یک پمپ ۱۲ دندانه، فرکانس مش‌بندی ۶.۳ کیلوهرتز است که نسبت پهنای باند به نرخ ضبط ۹.۵ به ۱ را می‌دهد.
در شرایط تست سرعت پایین ۲۰۴۰ r / دقیقه این نسبت به ۲۶.۱ به ۱ افزایش می‌یابد.
بنابراین پهنای باند مبدل برای محدوده شرایط آزمایش کافی بود. پمپ مورد استفاده شامل یک پمپ دندهای دو پینیون خارجی بود که دارای ژورنال‌های بلبرینگ بود که به صورت شعاعی و محوری روغن کاری می‌شدند.
یک مهر و موم کربنی فنری در هر انتهای چرخ دنده محرک قرار داشت تا از محیط خشکی برای سیم‌های مبدل‌های فشار نصب شده روی دندانه دنده اطمینان حاصل شود.
رمزگذار چرخشی و حلقه‌های لغزش بر روی قسمتی از یاتاقان ژورنال چرخ دنده محرک 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 قسمت رانش چرخ دنده محرک و یاتاقان‌های رانش می‌شود.
تجزیه و تحلیل بارها نشان داد که مهر و موم جلوی رانش چرخ دنده حفظ می‌شود به شرطی که افزایش فشار پمپ دنده زیر ۷.۶ مگاپاسکال باقی بماند.
کالیبراسیون مبدل‌های فشار و آزمایش
تصمیم بر این شد که مبدل‌ها پس از آزمایش کالیبره شوند.
توجیه این امر بر اساس عدم اطمینان در مورد استحکام مبدل‌ها و نصب آن‌ها بود.
نگرانی این بود که قرار گرفتن در معرض HP در حین کالیبراسیون می‌تواند منجر به شکست زودرس سطح اندازه گیری و/یا اتصال یا آب‌بندی شود و بلوک آزمایش را بی‌اثر کند.
متأسفانه، یکی از مبدل‌ها (T۲) در بخشی از برنامه آزمایشی شکست خورد. بنابراین تنها مبدل داخلی (T۱) می‌تواند در تکمیل آزمایش کالیبره شود.
شکل ۶ پیکربندی دکل آزمایشی را نشان می‌دهد. شیرهای ۱ و ۲ فشار ورودی بلوک آزمایش را کنترل می‌کنند در حالی که شیر ۳ فشار تخلیه بلوک آزمایش را کنترل می‌کند.
مایع آزمایش مورد استفاده نفت سفید (AVTUR به مشخصات DERD ۲۴۵۴) بود. مخزن سوخت در طول آزمایش به اتمسفر باز بود، اسماً ۰.۱۰۱ مگاپاسکال (مطلق).
در پایان آزمایش، محتوای هوای محلول سوخت با استفاده از روش توصیف شده در مرجع [10] اندازه‌گیری شد و ۲۴ درصد مشخص شد.
محتوای نسبتاً زیاد هوا به تلاطم نسبت داده می‌شود زیرا سوخت به مخزن باز می‌گردد و باعث می‌شود هوای بیشتری به داخل سوخت منتقل شود و متعاقباً در سوخت حل شود. محتوای هوا با این بزرگی برای نوع مدار آزمایشی مورد استفاده غیرعادی نیست.
داده‌های سیگنال خروجی موقعیتی به اندازه کافی قابل اعتماد برای ارتباط تاریخچه فشار به موقعیت نبودند. این به حرکت نسبی رمزگذار در طول آزمایش نسبت داده شد.
با این حال، تاریخچه فشار برای ۳۶۰ درجه چرخش دنده ثبت شد و امکان ارزیابی موقعیت دنده نسبت به ویژگی‌های هندسی شناخته شده یاتاقان رانش را فراهم کرد.
آزمایش‌های تجربی برای شرایط عملیاتی مشخص‌شده در جدول ۱ انجام شد.
برای هر مورد آزمایشی، مجموعه‌ای با میانگین بیش از ۵۰ سیکل مش‌بندی کامل برای کاهش نویز از داده‌های فشار اندازه‌گیری شده استفاده شد.
داده‌ها همچنین برای در نظر گرفتن اثرات گریز از مرکز برای هر دو T۱ و T۲ تنظیم شدند.
بین خوانش‌های T۱ (موقعیت داخلی) و T۲ (موقعیت بیرونی) فاصله قابل توجهی وجود دارد. به نظر می‌رسد که نتایج نشان می‌دهد که حداقل فشارها در موقعیت اندازه‌گیری ریشه دنده بیرونی از -۰.۳۴۵ تا -۰.۶۸۹ MPa (مطلق) در طول فاز نوردهی LP در چرخه مش‌بندی، بسته به شرایط عملیاتی، متغیر است.
با این حال، حداقل فشار در موقعیت داخلی بالای ۰.۲ مگاپاسکال باقی ماند. بررسی‌های بیشتر نشان داد که این تفاوت‌ها را می‌توان به خطاهای تقویت‌کننده و افست مرتبط با سیگنال‌های T۱ نسبت داد، که در طول کالیبراسیون پس از آزمون وجود نداشت.
دیدگاهتان را بنویسید
می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟خیالتان راحت باشد :)