Simuleringsmodell för axialkolvmaskiner av typen bent-axis

Sammanfattning: Examensarbetet är utfört på avdelningen för Fluida och mekatroniska system vid Linköpings universitet i uppdrag åt Sunfab Hydraulics AB. Höga ljudnivåer är en stor nackdel vid användning av hydrauliska system. Ofta är det hydraulmaskiner av deplacementtyp som står för en stor del av ljudemissionerna. Eftersom maskinerna arbetar med stora tryckskillnader uppstår flödespulsationer vid in- och utlopp som fortplantar sig vidare i systemet. Dessa medför påfrestningar på maskinen som kan leda till läckage eller haveri. Flödespulsationer kan delas upp i två delar; kinematiska och kompressionsberoende. De kinematiska pulsationerna beror på det begränsade antalet cylindrar och kolvarnas varierande hastighet. På grund av oljans kompressibilitet uppstår pulsationer när cylindertrycket hastigt växlar mellan trycknivåerna. Arbetet har resulterat i en modell i programmet HOPSAN som kan simulera flödesdynamiken i en axialkolvmaskin med fast deplacement av typen bent-axis. I modellen kan bland annat ventilskivans geometri förändras för att studera hur flödespulsationerna påverkas vid olika driftspunkter. Simuleringsmodellen har med två-mikrofon metoden validerats för en maskin med deplacement 47.1 cm3/varv. Mätutrustningen som använts är anpassad för pumpar vilket innebär att vid mätningarna på motorlocket kördes maskinen som pump. För att underlätta tillverkningen av krypspår borras små hål vid dess spets. Dessa finns implementerade i modellen för att undersöka hur flödespulsationerna påverkas. Simuleringar påvisar ett större läckflöde mellan njurarna vilket resulterar i en liten minskning av den volymetriska verkningsgraden vid låga varvtal. För att bättre kunna använda modellen till utveckling av befintliga maskiner borde Sunfab se över om hålen kan tas bort. För- och nackdelar med stängd respektive öppen geometri kan undersökas i modellen. Den senare innebär att ett korsande flöde mellan hög- och lågtryckssidan tillåts. Simuleringar visar att vid låga varvtal är den volymetriska verkningsgraden lägre för motorlock med öppen geometri. Stängd geometri ger bättre startmoment på grund av frånvaron av läckflöde men ger däremot större flödespulsationer. Optimering av krypspåren visar att maximala tvärsnittsarean kan justeras lite för att minska amplituden av flödespulsationerna.