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2024-03-14
储气罐排气计算-Amesim仿真
概述近期遇到一个挺有意思的项目:已知:空气,常温,气流量:0.275kg/s 一直损耗1分钟,压力允许从0.8MPa下降到0.5MPa, 问需要多大的气罐?我第一思维就是最简单初中生解答:累计一分钟排放的气体容积:0.275X60=16.5kg查询空气密度:7.01kg/m³(0.5MPa时)然后将这些气体再压缩会气罐中,就可以得到气罐所需要的容积了:此时的容积是:16.5/7.01=2.4m³但这样的思考有两个因素没考虑:压降的变化因素没考虑。计算结果只是实际变化的气罐容积,但气罐的初始容积或总容积没有计算。原本以为这是一个非常简单的计算题,网上应该有excel表格或计算公式,结果网上搜了一圈,竟然没有自己想要的答案,液压上的蓄能器计算软件我是有的,但这种储气罐如何处理呢?{callout color="#2c76d3ed"}那咱这次就来个杀鸡借用宰牛刀!{/callout}正文最快速最简单的当然是用Amesim建模了第一步 建模建模的第一步,我就遇到了麻烦,一个储气瓶,出口接一个节流阀,节流阀是固定的口径,随着排气量的变化,储气罐压力下降,节流阀入口压力就会持续下降,那它的流量就没法恒定,我们的已知条件是恒定的排气流量,持续一分钟,思考了一下,就需要在节流发的前段增加减压阀,这样就可以保证恒定持续的排气了。第二步 设置参数仿真的未知参数就先假设,根据仿真结果再修正。1.假设储气罐为5m³2.储气罐初始压力0.8MPa3.减压阀出口设置0.5MPa4.节流阀口径设置节流阀口径设置又成了一个难题,要设置多大口径才能满足流量值达到0.275kg/s呢,对我博客了解的朋友都知道,我之前大量文章讨论过用Simcenter Amesim 仿真节流孔径、压损以及流量的关系 但这限于液压工况,气体,我还真是用的很少。办法当然有,谁让我以前研究过调节阀呢,节流阀的压差有,流量有,那不刚好可以计算它的Cv值吗? 刚好Amesim中可以设置Cv值,这就需要看我另一篇文章谈一谈工业调节阀(调节阀计算书和选型)(二) 这样很容易就得到了节流阀的Cv值。第三步 开始仿真仿真时长设置到120秒。然后拉取气罐的气流曲线,从曲线上可以清晰的看出,经过多次参数修正,气体一直是以0.26-0.27kg/s的气流量排放的,大约持续75秒,出现了气流量开始下降。此时,气罐的容积为:8m³结论:到此,计算完满结束,但总感觉有更简单的方法可以快速计算出结果,只是这个领域接触的不多,好在总算得出了结论,貌似准确性是靠谱的,但仍需要进行实践检测,希望后期能有条件测试。再进一步修正。
2024年03月14日
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2024-02-12
利用fluent 再探5mm节流孔仿真,比较AMESIM的仿真数据分析。
概述关于节流孔的问题,我已经写过了 用Simcenter Amesim 仿真节流孔径、压损以及流量的关系 ,感兴趣的可以看一下。为何又提及这个问题?这不是这个假期没事,就研究起了Ansys软件,其中流体仿真采用的是fluent模块完成的。初学者小白,很快就想用三脚猫的功夫再次仿真以下5mm的节流孔的流量差异,相比Amesim,谁的数据让我更信服。正文前面约束条件:流体介质AMESIM我看以前的记录是32号液压油,温度30摄氏度。Fluent材料库中竟然没有油液的选项,这点我也是醉了,不好好在它的介质参数可定义,影响流阻问题的也就两个,密度和粘度: 密度大家都很好理解,这里特别说一下粘度:运动粘度和动力粘度 运动粘度:没有明确的物理意义,但它在工程实际中经常用到。因为它的单位只有长度和时间的量纲,类似于运动学的量,所以被称为运动黏度。 动力粘度:液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时,相接触的液层间单位面积上产生的内摩擦力。动力黏度的法定计量单位为Pa·s粘度单位换算: 动力粘度单位:1cP(厘泊)=0.01P(泊)=1mPa·s=0.001Pa·s=1kg/(m*s)。运动粘度单位:1cSt(厘斯)=0.01St(斯)=1m㎡/s=0.000001㎡/s=0.0036㎡/h。上面32号液压油粘度算法:我们一般能查到32号液压油在30℃的时候,粘度为57cSt,密度为860kg/m³=0.86g/cm³根据公式ν=μ/pμ:动力粘度单位为Pa·s。ν:运动粘度单位为㎡/s。p:密度单位为 g/cm³换算Fluent所需要的单位:0.049kg/(m*s)节流孔搭建均采用5mm的节流孔,前后管段长度300mm 管径10mm.这里都是一致的。粘性计算模型Fluent给出了多个不同工况下的粘性模型选择,我这里选择了大家所推荐的 Realizable k-ε模型,这里不得不吐槽以下Fluent的这个模型,要用好这个软件,那必须对流体的状态非常清楚,专业才行,我们追求的是傻瓜式操作,用户要考虑到外行人士,使用的门槛越高,越不利于软件的推广。本来模型数就多,让人无从下手,更何况每个模型还对应着不同参数的定义,虽然官网给出了各个模型的解释,鬼知道是啥意思,一切保持默认。边界条件入口:压力入口 出口:压力出口 这里提一下湍流参数设置:什么K、E系数设置,选择最容易理解的水力直径。 湍流强度:根据雷诺数计算参考,估算,当雷诺数ReDH=50000时,湍流强度I=4%。 水力直径:水力直径是指过流断面面积与周长之比的四倍其中,A表示流体断面面积,P表示流体断面周长。对于圆管内流动来说,其本身的真实直径就是水力直径。而对于非圆管流或流体并没有充满管内,则需要用上述公式进行计算。{callout color="#2c76d3ed"}湍流参数估算一个大概即可,没必要那么小心翼翼的,因为它几乎不会影响计算结果.{/callout}仿真结果:入口压力7bar,仿真出来的流量是:37.4 L/min 结果对比:AMESIM的仿真结果有个流量系数Cq 0.7时:7bar@33.3L/min,但我一直以为,这个系数太高,目前看FLUENT,出来的结果更高。咋办?也简单,一切用事实说话,看来我必须要搭建一个实际的测试,才能决断,敬请期待。进一步补充:2024.02.19实测结果:现场刚好有4mm的节流孔,就采用4mm进行搭建,环境温度20℃,介质:65#冷冻液,密度:1.089kg/m³,实测数据如下:隐藏内容,请前往内页查看详情修正Amesim的Cq系数要满足上表,Cq需要设置到0.89才行,重新按照孔径5mm,压力7bar 进行仿真,得出最大流量值为:40.2 L/min 。 .solidworks DN5仿真结果 .上图中,压力为绝对压力,所以应该减去1bar,所以入口压力为6.7bar最终结论:可以看出:Amesim修正后的结果:6.7bar@40.2 L/minFluent的仿真结果: 6.7bar@37.4 L/min solidworks的仿真结果: 6.7bar@38.6 L/min 还是有一定的误差。和Sunhydraulics公司给出的曲线图存在较大的差别:7bar@28 L/min 注意: 以上计算公式,孔的系数取值为0.42,且介质为液压油,这个曲线是实测还是公式推算:未知。管不了那么多了,我以我实测数据为准,后期有问题,再进行修正!
2024年02月12日
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2022-10-18
力士乐 Axial piston variable pump A10VSO和A11VSO的最大区别
概述 力士乐液压泵Axial piston variable pump在我国工业液压系统中大量应用,其中最经典的就是A10VSO系列的变量柱塞泵了,后来力士乐公司又开发了新款的A11VSO系列液压泵。正文 那两个泵到底有啥区别啊? 我认为最大的区别就是柱塞泵的柱塞工作角度发生了变化,看下图A10VSOA11VSO 仔细看两个泵的柱塞运行中心线,红线和蓝线,A10VSO的柱塞中心线是平行的,而A11VSO的柱塞中心线有一个很小的夹角,大约为5°左右。 请不要小看这5°的改进,它可以使泵的吸油在离心力的作用下,产生一个分力,更有利于泵的吸油,或者说,A11VSO的吸油力要比A10VSO强。 至于其他方面的改进,我没有做进一步研究。
2022年10月18日
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2022-10-09
负载敏感系统,LS,LUDV系统分析及Amesim仿真
概述 最近在学习负载敏感系统,越发觉得优秀的液压系统,说白一点,就是两个字:节能。 你用多少,我供多少,尽量不产生多余的功率,否则,白白浪费能源不说,产生的能源要处理掉,不但增加了元器件的磨损负担,最终全部转换为热能,使系统温度变高,又要采取降温措施。之前介绍的 谈谈变量柱塞泵-控制方式为恒压、负载敏感和恒功率的区别,你搞懂了吗? ,负载敏感泵只是负载系统的部件之一,要合理利用负载敏感系统,还得看系统原理。负载敏感的系统原理 负载敏感系统有两种,分别是LS系统和LUDV系统,看看原理LS系统LUDV系统 可以看出,LS和LUDV系统最直观的变化就是压力补偿器的位置,一个在节流阀前,一个在节流阀后,事实上,两个系统中的压力补偿器结构是不一样的。其实在工程应用中,上图中的节流阀,大多都是换向阀,这里采用节流阀分析会更直观一些。 压力补偿器,其实就是定差减压阀,此时和节流阀组合起来,是不是就是调速阀的原理? 系统特点 两个系统最大的特点就是,泵的压力会随着负载的压力变化而变化,一直比负载压力高出一个FR阀的设定值,一般为20bar,流量的变化不受负载影响,随着节流阀的开口大小变化而变化,节流阀的压差也会一直维持着一个低的压差值,由压力补偿阀设定。系统区别 两种系统的使用区别是什么? 当泵的流量充足,称之为系统为不饱和状态,LS系统和LUDV系统使用效果是一样的。 当泵的流量不足应对多执行器同时运动时: LS系统会使得流量优先分配到负载压力较小的执行器上去,负载压力较高的执行器的流量会非常小或无流量。 这就是LS系统的缺点,为了解决这个问题,力士乐公司在LS系统的基础上,开发了LUDV系统。 当泵的流量不足应对多执行器同时运动时,LUDV系统就可以做到高压负载和低压负载同时等比例减少流量,使得系统的运动,更合理。系统仿真 刚好这段时间在学习AMESIM,那就在软件中分析一下:仿真条件: 负载敏感泵:FR阀设定20bar,DR阀设定200bar,泵的最大排量40cc/r 电机转速:前5秒转速2000RPM, 后5秒转速1000RPM 节流阀孔径:3mm,5mm 压力补偿阀设定:10-12bar(3mm),15-17bar(5mm) 管道通经:12mm 负载溢流阀:100bar(3mm),150bar(5mm)仿真原理:仿真结果曲线LS系统的仿真结果LUDV系统的仿真结果总结隐藏内容,请前往内页查看详情
2022年10月09日
2,846 阅读
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2022-09-29
谈谈变量柱塞泵-控制方式为恒压、负载敏感和恒功率的区别,你搞懂了吗?
概述: 液压泵是整个液压系统的心脏,每个搞液压的工程师,都会接触和使用到,在工业系统中,液压泵使用已经非常成熟,但对于一些特殊油液,比如,航空煤油,航空紫油系统,液压泵就是第一道大难关。 不过,今天我们不谈介质对液压泵的影响有多大,我们来谈一谈,变量柱塞泵的控制方式。 从定量泵到变量泵的发明,我认为是一个质的飞跃,人们越来越重视节能利用,功率的损耗浪费,系统热量的产生做到釜底抽薪。 在工程应用中,代表作是力士乐系列的A10VSO的柱塞泵使用最为广泛。正文变量泵的结构:系统结构,建议还是直接看视频,直观生动:{bilibili bvid="BV1fE41187Lb" page=""/}变量泵的控制方式: 恒压:当负载的压力达到泵的控制器所设定的压力值时,排量减到最小。 负载敏感:在恒压控制的基础上,始终维持控制调节元件(比如节流阀)压损为泵控制器的设定压损值,一般为14bar或20bar可调。流量不受负载变化的影响。 恒功率:在上面两种控制的基础上,始终维持泵的输出功率为设定值,压力和流量的乘积为设定值。在驱动功率有限的情况下,很有必要。变量泵的原理和压力流量曲线变化: 变量泵的原理,多年来,我一直看的是云里雾里,虽然知道如何应用,但就解析它的原理,始终搞得不是特别明白,随着年龄的增长和阅历的提升,如今,终于搞明白了其中的变化过程:控制方式原理压力流量曲线恒压负载敏感恒功率 请仔细看他们之间的曲线变换,就能看到流量和压力在不同泵控制方式的区别:恒压泵: 单方面反馈只是压力信号,泵的排量只有两种选择,全排量或接近零排量,其实这已经解决了工程使用的90%的痛点,大部分工况,负载的动作过程都是很短暂的,系统长期停留在没开始位置或已结束位置,此时,用恒压泵就很合适,没动作的时候,泵一直是接近零排量运行。负载敏感泵: 反馈信号是压差值,使得它为了维持控制调节元件(比如节流阀)的压差,随着节流阀开度的调整,泵的排量也对应比例调整。 这种控制方式是为了满足那种动作过程较长或很长的工况,比如液压马达持续运转,或长行程的液压缸频繁动作,如果采用恒压泵,执行元件的速度可能就很快,为了调整执行元件的速度,就得加节流阀,此时的节流阀,节流阀在大流量面前,自然就会产生很高的压差,就成了功率损耗的罪魁祸首。 这时候,采用负载敏感泵,始终保持节流阀的压差值是一个很小的值:14或20bar, 自动改变斜盘的倾角,当节流阀开口很小的时候,泵的排量对应也会很小,减少不必要的功率浪费。恒功率: 在有功率限制的场合中,确保输出压力和输出流量的乘积是限定值,防止泵的功率过大,导致驱动无法拖动。动作原理解析隐藏内容,请前往内页查看详情 以上4个阶段,还请仔细揣摩,这确实需要一点分析力和抽象力,希望你能快速理解并应用, goodluck!
2022年09月29日
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