仿真技術在擺線泵設計中如虎添翼

2021-01-08 老趙說製造

ELSD液壓泵設計平臺考慮到機械置換過程是流體動力學,也考慮到組件的機械相互作用,特別涉及到轉子的間隙微運動。該平臺能夠生成Gerotor齒輪的幾何外形以及操作模擬、預測等操作輸出流量及脈動的主要特性、內部的壓力峰值、轉子徑向運動、間隙影響。由下圖可以看出,ELSD液壓泵設計平臺由4個子模塊構成:Gerotor齒廓模板,CFD流體動力學模塊,和力學模塊(運動和扭力)模塊以及實驗驗證模塊。

Gerotor齒輪輪廓設計模塊

在設計時,見下圖Gerotor齒廓生成器中,只需輸入內轉子齒數Z,固定基圓半徑, 包絡圓弧半徑,中心偏移量e,短幅係數K等變量作為基本參數,就可以把內、外轉子齒廓曲線建立起來。通過Matlab 語言來模擬內嚙合齒輪輪廓定義如下:

通過Matlab/Simulink軟體對泵的流量特性進行如下仿真,可以方便解決泵的流量,旋轉運動軌跡,擺線齒輪的各種基本參數及泵的瞬時及脈動流量。下圖為擺線齒輪轉動角度與流量的關係。

通過UFD模型設計器中分解Gerotor齒輪的關鍵幾何尺寸,按照UFD的格式對其劃分網格來產生一個四面體結構。同時,對Gerotor的流道口劃分網格來生成另外一個四面體結構,對動態化網格及與其匹配的參數輸入來分析泵的實際問題。下圖可以看出Gerotor齒輪的仿真的流程,其結果分析在其傳動過程,液壓油對Gerotor的壓力分布。同時,可以採用高階離散化方案對網格的細化來取得準確其他方案的分析。

將Gerotor生成器產生的內外轉子的3D模型以及相應結構轉入到Fluent軟體分析,分別泵的流道和內外轉子幾何尺寸在z-x平面內進行草圖操作,繞Z軸旋轉2並固定,並創建Boolean去橫切內外轉子3D實體,為了產生一個完整的映射嚙合面,需要將內外轉子3D模型相鄰弧面邊緣合成在同一模塊上。為了便於網格的劃分,一般分為Gerotor齒輪、流道進出口、泵體三個部分構成的容積區域,通過設定求解參數設置和流場對Gerotor壓力和洩露進行仿真及輸出。

Fluent仿真的數據確立後,設計的下一步需要模擬實際工作環境進行驗證,泵體的啟動測試用來確認是否出現帶入的空氣帶入流道,並檢查進入油液的氣泡在測試過程中對泵平穩性能的影響。靜態和動態的洩露用來衡量泵的洩露損失率,其直接影響著泵的性能。靜態測試時,泵進行空轉,注入空氣達到測試壓力13bar,觀察密塗抹有松節潤滑油封圈周圍是否有氣泡出現。注入油液進行動態測試,轉速設定為額定轉速3000RPM,溫度為室溫壓力在13bar運行2分鐘,觀察密封圈是否有洩露和滑移現象。在ELSD液壓泵工作環境可能會出現高壓-低流量,低壓-高流量兩種極端供油狀況,通過實驗來衡量泵在極端環境的工作性能。

根據Fluent對間隙分析的結果來看,Greotor齒頂間隙為0.01-0.02mm,軸向間隙0.01-0.02mm,泵的容積效率達到95%以上。ELSD液壓泵扭矩帶入的流量的脈動影響,在ELSD液壓泵在滿足效率的同時儘量選擇較薄的Gerotor齒輪,ELSD液壓泵的額度扭矩佔馬達額定扭矩的50%以下,ELSD液壓泵儘量採用三組軸承以上的受力系統。 通過模塊化設計將ELSD液壓泵複雜的結構設計簡單化分解,各個模塊按功能重新構成新的系統,滿足市場多樣化需求和適應激烈的市場競爭。

相關焦點

  • 設計、仿真一體化,才是未來?
    在實際應用中,iSight也意識到優化建立於仿真過程的集成,於是在2003年推出FIPER集成環境,使得各種不同的CAE仿真工具可以自動交換數據,便於實現由優化來驅動設計和分析的一體化,這讓iSight如虎添翼,繼續迅速發展。
  • 揭秘:電化學仿真技術在鋰電池研究中的應用
    不可否認的是,在鋰離子電池開發過程中,設計參數太多,實驗任務繁重;各參數對電池性能的影響不明確,實驗設計帶有一定的盲目性,有時候甚至會出現費時費力費資金卻吃力不討好的現象。改善這一狀況的契機是將電池仿真技術應用到電池中來。鋰離子電池仿真技術可以採用等效電路模型、半經驗模型、電化學模型等。基於電化學模型的仿真技術能夠很好的解決上文提到的問題。
  • EDA技術設計的常用軟體以及仿真工具介紹
    目前EDA技術已在各大公司、企事業單位和科研教學部門廣泛使用。例如在飛機製造過程中,從設計、性能測試及特性分析直到飛行模擬,都可能涉及到EDA技術。本文所指的EDA技術,主要針對電子電路設計、PCB設計和IC設計。 EDA設計可分為系統級、電路級和物理實現級。
  • 用於風力發電系統中的仿真技術
    就技術層面而言,大型風力發電設備生產技術不過關,大多從國外採購或引進技術生產,研發基礎薄弱;對風電機組或風電場的運行特性的研究不足,設備運行管理水平還有待提高。將仿真技術廣泛應用於風力發電設備的設計、試驗測試、運行分析等各個方面,將有助於加快我國風力發電技術的發展步伐,是縮小與發達國家技術差距的捷徑。
  • 仿真——研發設計的工具
    工程師需要評估不同產品設計的指標性能及其在不同環境中的行為,同時又不能大幅增加花費的時間,避免佔用日益緊張的開發日程。藉助工具進行研發設計顯得迫切而重要。02 仿真平臺、仿真方法順絡採取的策略是在開發早期階段,通過仿真技術來改進產品性能的評估方式,根據仿真結果提供的信息指導設計人員在開發過程中做出正確的決策。
  • SABER仿真技術在汽車系統技術的驗證和開發中的應用研究
    汽車電子設計已成為汽車系統設計中的重點和難點。傳統方式下的汽車設計者不得不藉助各種機械的、液壓的、電子的汽車零部件以驗證汽車各子系統的功能,開發周期長,成本居高不下。為了縮短開發周期、降低開發成本,人們引入了SABER仿真技術進行汽車系統技術的驗證和開發。SABER仿真技術通過對整個汽車系統進行有效的建模和分析,能夠節約大量的試驗設備和試驗時間。
  • 利用仿真技術改善EV電力電子設計
    電力電子測試面臨全新挑戰高速EV電力電子設備的開關速度在2kHz到20KHz之間,業界希望使用基於碳化矽和氮化鎵的新設計來進一步提高開關頻率。要對開關行為進行準確的建模,仿真時間步長對應的頻率要遠遠高於剛才所說的開關頻率,而且很多情況下,該頻率要數倍高於基於CPU的標準仿真系統。
  • 2.4G ZigBee模塊設計的信號完整性仿真技術應用
    本文研究的技術採用的ZigBee產品工作頻段為2.4GHz,該頻段比傳統信號傳輸速度高出許多倍,因此板卡的設計要求也複雜很多。採用傳統的PCB設計經驗是無法滿足該射頻板的要求,我們需要採用針對射頻電路板的新技術--信號完整性仿真技術。
  • 基於HFSS天線去耦仿真的設計
    因此,一個空間狹窄的無線系統,在其天線設計過程中就必須考慮儘可能好的處理天線間的互耦。在工程中,一般用隔離度表徵天線間的互耦效應,在wifi頻段的天線設計中,通常要求天線隔離度大於15dB。解決天線互耦問題的方法有很多,例如改變天線的間距和極化方式、設計去耦網絡、設計缺陷地結構、設計電流中和線等。
  • CAE仿真技術在電子產品結構設計的應用
    0 引 言本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/189860.htm接觸和碰撞是生產、生活中普遍存在的力學問題。
  • 新型移動式堆料機的設計仿真及應用
    2.2 相關技術參數驗算1)物料輸送系統生產率驗算Q = AvKρ式中:Q 為生產率,kg/s;v 為帶速,v =3.15 m/s;K 為輸送機傾角影響係數,查閱《機械設計手冊》第二卷[3],取K=0.81;A 為膠帶上物料最大斷面積,查閱《機械設計手冊》第二卷[3] 表8.2-27,取A=0.446 m2;ρ 為散料密度,ρ =1 000 kg/s。
  • 基於虛擬實驗平臺的模擬電子技術課程設計開發與仿真
    音頻信號發生器的設計實例,基於虛擬實驗平臺進行設計及仿真,得到了振蕩器起振及等幅振蕩過程的正確結果。使學生能夠鞏固和運用在《模擬電子技術》中所學的理論知識和實驗技能,基本掌握常用模擬電路的一般設計方法,通過動腦動手解決實際問題,提高設計能力和動手能力,拓寬學生知識面,為後續課程、各類電子競賽,畢業設計乃至畢業後的工作打下良好的基礎。在大學開設的相關課程中,有不少電子技術方面的實驗內容,但這些基礎實驗的著眼點是放在驗證基本理論和電路性能上。
  • 四種射頻器件設計的TCAD仿真方法詳細解析
    四種射頻器件設計的TCAD仿真方法詳細解析 工程師2 發表於 2018-05-18 10:01:00 計算機輔助設計技術(TCAD)應用到設計領域最通常的目的就是預測
  • 國內外軍用仿真技術發展現狀概述
    隨著仿真技術在科技進步和社會發展中的作用愈來愈顯重要,特別是軍事科學,隨著高、精尖武器系統的研製和發展,對軍用仿真技術的應用和研究提出了更高的要求。世界各軍事強國竟相在新一代武器系統的研製過程中不斷完善仿真方法,改進仿真手段,以提高研製工作的綜合效益。
  • 基於Proteus的液晶溫度顯示器仿真設計
    摘要:給出了一種基於Proteus7.5仿真實現的液晶溫度顯示器設計。採用Keil uVision3設計系統軟體的C51源程序並調試。在Proteus 7.5平臺上,對系統進行了軟硬體仿真。仿真結果表明,該系統的測量和顯示精度達到了0.1℃。通過Proteus對液晶溫度顯示器的工作狀態進行模擬,以檢驗和評估設計的可行性,縮短了實際系統開發周期,降低了開發成本,是一種有效可行的仿真方法。
  • 基於Matlab GUI的整流電路仿真設計[圖]
    0 引言整流電路是電力電子電路中出現最早的一種,它的作用是將交流電能變為直流電能供給直流用電設備,整流電路的應用十分廣泛。在整流電路的設計過程中,需要對設計電路及有關參數選擇是否合理、效果好壞進行驗證。
  • 基於Verilog的順序狀態邏輯FSM設計與仿真
    5 門級仿真  綜合之後所得到的電路是否仍能滿足設計要求,同樣需要通過仿真來確定,邏輯綜合之後的仿真稱為門級仿真。門級仿真與RTL仿真不同的是,門級仿真包含了門單元的延時信息,因而門級仿真需要相應工藝的仿真庫支持。把綜合後得到的網表中門級延時參數提取出來後,對被測試對象進行反標,然後再進行仿真,得到的結果如圖7所示。
  • 全加器功能及應用的仿真設計分析
    為了能更好地利用加法器實現減法、乘法、除法、碼制轉換等運算,提出用Multisim虛擬仿真軟體中的邏輯轉換儀、字信號發生器、邏輯分析儀,對全加器進行功能仿真設計、轉換、測試、分析,強化Multisim的使用,並通過用集成全加器74LS283實現兩個一位8421碼十進位數的減法運算,掌握了全加器
  • 詳解基站功率放大器ADS仿真與測試設計
    1 引言 隨著功放技術、基帶處理技術與射頻拉遠等技術的重大突破,基站性能大幅度提高,現已經進入了新一代3G 基站時代。行動網路在實際使用過程中,由於地形環境的影響很多基站並未達到預期的效果。
  • 淺談CAE仿真技術的智能化未來
    最近十年時間,計算機技術的發展也極大推動了有限元分析技術的發展和應用。再經歷過各個商業軟體版本的更新和迭代,如今利用有限元技術顯得越來越簡單,求解速度也越來越快,對付一些簡單的分析任務,初學者很容易就能入門,CAE分析也能面向更多的設計及非專業CAE分析人員。