Metodologia per a la miniaturització de components oleohidràulics.
La Tesi en qüestió presenta una metodologia per a l'estudi de les Vàlvules Limitadores de Pressió i concretament en les que presenten un tamany reduït, taps de 10 [mm] i amb seccions de pas de fins a 2 [mm], amb prestacions definides per a Q<5 [l/min] i P<150 [bar]. L'estudi es prese...
| Autor: | |
|---|---|
| Formato: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2006 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | catalán |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/94049 |
| Acesso em linha: | https://hdl.handle.net/2117/94049 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-94049 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | malla dinamica Valvula limitadora de pressió simulació CFD Oleohidraulica Màquines oleohidràuliques -- Tesis doctoral Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria mecànica |
| Resumo: | La Tesi en qüestió presenta una metodologia per a l'estudi de les Vàlvules Limitadores de Pressió i concretament en les que presenten un tamany reduït, taps de 10 [mm] i amb seccions de pas de fins a 2 [mm], amb prestacions definides per a Q<5 [l/min] i P<150 [bar]. L'estudi es presenta en base a aprofundir en el coneixement dels fenòmens estàtics, dinàmics i fluidodinàmics que es produeixen durant el funcionament de la mini VLP i la variació d'aquest comportament en funció de variables pròpies de disseny. Aquest estudi s'enfoca en dos vessants diferenciades però complementàries.<br/><br/>Es pretén deduir criteris de disseny en base a<br/><br/>- Comportament dinàmic. Estudi de l'equació del moviment de l'obturador en funció dels paràmetres globals de disseny com, rigidesa de la molla, diàmetre d'entrada, massa del tap de la mini VLP. <br/>- La fluidodinàmica interna. Estudi de la fluidodinàmica interna de la mini VLP en funció dels paràmetres de disseny específics del tap o obturador de la mateixa. per tal de realitzar aquesta tasca s'utilitza el programa de simulació numèrica Fluent.<br/><br/>La Tesi s'estructura en base a aquests dos estudis i presenta les següents etapes.<br/><br/>- Anàlisis crític de l'estat de l'art.<br/>- Desenvolupament d'un model teòric de funcionament en règim permanent i transitori d'una mini VLP. Aquesta modelització es realitza per mitjà de la linealització de les equacions governants del procés i la posterior implementació en un programa de simulació, Matlab-Simulink, per a la obtenció de les corbes de funcionament i les zones d'estabilitat de la mini VLP.<br/>- Anàlisis, mitjançant simulació numèrica, de la fluidodinàmica interna de la mini VLP en funció d'una geometria definida.<br/>- Anàlisis experimental. Es dissenya i construeix un banc experimental d'assaig per a contrastar i validar experimentalment els models proposats de la mini VLP.<br/><br/>L'objectiu de la Tesi es desenvolupar una nova metodologia que combini les eines de simulació amb equacions governants amb mètodes computacionals avançats i test de laboratori profund per tal de comprendre el comportament de nous components oleohidràulics de tamany reduït, aprofundint en aquells criteris de disseny que són més sensibles a la miniaturització. <br/><br/>S'ha aplicat aquesta metodologia en diferents tipologies geomètriques de tap. S'han simulat i assajat geometries còniques guiades i no guiades, geometries amb valona (xamfrà) sense guiar i geometries planes amb disseny singular guiades i sense guiar.<br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/>Es presenta a continuació un recull dels aspectes més importants del desenvolupament de la Tesi.<br/><br/>Els resultats de la simulació fluidodinàmica posa d'evidència la importància de la simetria del fluxe i el guiat de l'obturador amb l'objecte d'evitar inestabilitats no desitjables. El guiat del tap és clau per a l'obtenció d'un nivell de funcionament òptim. Sobret tot en el cas del nivell sonor.<br/><br/>Les inestabilitats i sorolls generats com a conseqüència de l'aparició de cavitació són inevitables. En general es manifesten en una gamma de freqüències superiors als 3000 [Hz]. La seva incidència en el comportament global de la mini VLP es pot considerar moderat i acceptable.<br/><br/>Les inestabilitats els efectes de les quals són més severes són conseqüència dels graus de llibertat que posseeix l'obturador. La autoexcitació en aquests casos pot arribar a efectes sonors molt apreciables i molestos. S'ha de facilitar per tots els mitjans el guiat de l'obturador. <br/><br/>Ha quedat demostrat la idoneïtat de la metodologia de pre disseny de la mini VLP basada en l'aplicació dels principis bàsics de conservació de la massa, quantitat de moviment i energia en forma de balanços integrals. Per estudiar el comportament dinàmic i predir la influència de paràmetres bàsics tals com massa de l'obturador, constant elàstica de la molla, etc, és suficient deduir el criteri d'estabilitat a partir de la linealització de les equacions anteriors. <br/><br/>De tots els resultats es destaquen les idees següents.<br/><br/>Utilització de carcassa de metacrilat en la realització de les proves experimentals que ha permès entendre la fenomologia fluidodinàmica existent i relacionar-la amb els valors de les variables de funcionament, poden establir zones diferents de funcionament.<br/><br/>La utilització de les eines de simulació, concretament el mòdul de malla dinàmica del programa de volums finits Fluent, ha permès obtenir resultats fins ara no presentats. Considerant-ne un avanç important, la introducció d'aquest tipus de simulacions en el sector oleohidràulic.<br/><br/>Els fenòmens de vibració en valors de freqüència pròpia es destaquen com els més perjudicials en el funcionament de la mini VLP. Es demostra que la geometria no juga cap paper esmorteïdor d'aquest fenomen. |
|---|