Une méthode de modélisation et de simulation pour la conception préliminaire d’une pompe volumétrique électrovariante

Les activateurs électrohydrostatiques soutiennent l’électrification des systèmes lourds. Pour obtenir une consommation d’énergie moindre, notre méthode se concentre sur l’optimisation, l’utilisation de la pompe à déplacement électrovariant des systèmes. Notre modélisation et la méthode de simulation soutiennent la conception préliminaire.

Notre pompe à cylindrée électrovariable, qui devrait choisir la prédiction complète des performances, la génération automatique de paramètres et la robustesse de conception. Commencez par classer les paramètres de conception de la pompe à cylindrée électrovariable ou EVDP. Affectez les paramètres indépendants, représentant chaque composant à la catégorie active, et les paramètres dérivés des paramètres actifs à la catégorie pilotée.

Désignez ensuite les paramètres calculés, à l’aide de fonctions empiriques, dans la catégorie empirique. Pour développer les modèles d’estimation, estimez les paramètres entraînés par la pompe et le moteur à partir des paramètres actifs, en utilisant les lois de mise à l’échelle. Utilisez les catalogues de composants pour estimer les paramètres entraînés de la boîte de vitesses et de la vis à billes à partir des paramètres actifs.

Évaluez l’efficacité de la pompe, de la boîte de vitesses et de la vis à billes par des fonctions empiriques et estimez les résistances thermiques pour le modèle de réseau thermique développé avec les fonctions empiriques de la théorie thermodynamique. Construisez le modèle de poids de l’EVDP dans MATLAB en additionnant les poids de chaque composant, puis en effectuant la modélisation dynamique des paramètres groupés de l’EVDP dans la plate-forme de simulation du système. Ensuite, effectuez la modélisation thermique de l’EVDP dans la plate-forme de simulation du système en définissant un réseau thermique pour l’EVDP.

Pour la modélisation de la durée de vie et de la fiabilité, utilisez la durée de vie en fatigue de la bille et la durée de vie de l’unité de pompe à piston comme durée de vie. Modélisez la durée de vie de l’unité de pompe à billes et de pompe à piston avec les équations. Supposons que la fiabilité de la vis à billes et de la pompe correspondant à sa durée de vie est de 0,90 et définissez la fiabilité calculée à la 50 000e heure de travail.

Ensuite, modélisez la fiabilité de la vis à billes et de l’unité de pompe à piston avec l’équation. Procédez à l’assemblage du modèle en plaçant toutes les équations de chaque nœud ensemble pour former le bloc de modèle pour chaque nœud. Concluez ensuite les variables d’entrée et de sortie de chaque nœud.

Définissez les entrées et les sorties du modèle EVDP global et effectuez l’analyse de causalité de tous les nœuds. Si nécessaire, ajoutez des nœuds supplémentaires pour vous assurer que tous les nœuds sont liés de manière causale. Connectez ensuite tous les nœuds pour former le modèle global de l’EVDP.

Une fois le modèle EVDP formé, vérifiez la méthode de modélisation à l’aide du prototype EVDP et du banc d’essai. Pour ce faire, installez l’EVDP sur un banc d’essai, composé d’une pièce de chargement et d’une pièce de contrôle. Connectez ensuite les trois ports EVDP au circuit hydraulique de la pièce de chargement et les câbles électriques EVDP à la partie de commande.

Effectuez les tests du prototype en appuyant sur le bouton de démarrage du panneau et en démarrant la puissance hydraulique auxiliaire. Après avoir désactivé la vanne de mode avec le bouton sur le panneau, réglez la commande de déplacement de fréquence de balayage sur l’EVDP dans la zone de texte de l’interface utilisateur. Enregistrez la réponse au déplacement de l’EVDP et dérivez ses caractéristiques d’ampleur et de phase.

Pour analyser les résultats expérimentaux, définissez les paramètres actifs du prototype EVDP sur le modèle construit précédemment. Le modèle générera automatiquement les autres paramètres de simulation requis. Réglez la température ambiante et la température initiale de l’EVDP à 40 degrés Celsius et exécutez le modèle de simulation dans les mêmes conditions que le test du prototype EVDP pour enregistrer les résultats de la simulation.

Pour vérifier la précision du modèle, tracez les résultats expérimentaux et de simulation de chaque groupe de conditions en une seule figure. Pour effectuer l’analyse de simulation de la conception EVDP, définissez les modèles dynamiques et thermiques en cliquant sur l’onglet mode paramètre et en sélectionnant l’option TFFD31. Accédez ensuite au nom du fichier pour l’onglet de données de caractéristiques fluides simples pour importer le fichier de propriétés d’huile.

Sous le mode paramètre, utilisez les blocs THGCV01 ou THGCV02. Pour régler la température de l’environnement comme décrit dans le manuscrit, entrez les paramètres actifs dans les modèles d’estimation des paramètres. Cliquez ensuite sur le bouton Exécuter sous l’onglet éditeur pour exécuter le script permettant de générer tous les paramètres de simulation.

Dans MATLAB, utilisez le bouton Exécuter sous l’onglet Éditeur pour exécuter le script de calcul du poids et activer les modèles dynamiques et thermiques avec les paramètres de simulation. Les résultats de la simulation seront obtenus automatiquement par le script. Avec le bouton Exécuter sous l’onglet éditeur, exécutez le script pour calculer la durée de vie evdp et les performances de fiabilité à partir des résultats de simulation enregistrés.

Accédez au mode de simulation de la plate-forme de simulation système pour vérifier les résultats. Dérivez ensuite d’autres résultats de performances EVDP à partir de ces résultats de simulation de domaine temporel. Pour définir les paramètres de simulation, vérifiez le mode de paramètre.

Utilisez ensuite le bouton Exécuter sous l’onglet Éditeur pour exécuter le script d’activation des modèles dynamiques et thermiques. Plus tard, appuyez sur l’onglet mode de simulation pour vérifier les analyses de sensibilité et d’incertitude. La dynamique de température des différentes pièces EDVP est montrée ici.

L’analyse représentative illustre l’efficacité du PDVE dans le cadre d’un cycle d’utilisation complet. Dans des conditions de pleine charge, l’EVDP a atteint une efficacité totale d’environ 80% Plus tard, les pertes absolues de l’EVDP ont chuté, ainsi que la diminution de l’efficacité. La réponse en fréquence de balayage a examiné les performances dynamiques de l’EVDP.

Dans la performance projetée de l’EVDP, une bonne précision de contrôle avec une erreur de 0,09 degré a été prédite, tandis que la durée de vie et la fiabilité de la pompe se sont avérées les plus faibles. Après avoir construit les modèles proposés, la méthode de conception préliminaire complète peut être développée. La méthode peut améliorer l’applicabilité de la pompe à déplacement électrovariant et des activateurs électrohydrostatiques associés.

Cette méthode a résolu les défis courants de l’étape de conception, tels que la certitude des paramètres et les simulations multidisciplinaires. Cela conduit à une conception préliminaire plus fiable de la pompe pour les activateurs électrohydrostatiques.