Modeliranje hidrostatičkog prijenosnika

Privlačna alternativa tradicionalnim aktivnim diferencijalima upravljanim spojkama > jest aktivni diferencijal zasnovan na hidrostatičkom prijenosniku kao aktuatoru. Glavne prednosti primjene hidrostatičkih aktivnih diferencijala jesu nadmoćna toplinska kapacitiranost, te visok stupanj izdržljivosti i učinkovitosti. U svrhu istraživanja dinamike aktivnih diferencijala, razvijen je upravljanju-orijentiran matematički model tipičnog zatvorenog hidrostatičkog prijenosnika s upravljanjem volumenom aksijalno-klipne pumpe promjenom nagiba zakretne ploče. Model je provjeren s obzirom na eksperimentalne odzive snimljene na postavu hidrostatičkog prijenosnika.

Slika 1 prikazuje shemu tipičnog zatvorenog hidrostatičkog prijenosnika s varijabilnim volumenom pumpe i konstantnim volumenom motora. Gubici fluida u pumpi i motoru nadoknađuju se napojnom pumpom.

Sl. 1. Scheme of hydrostatic transmission.

Razvoj modela krenuo je od tradicionalnog pristupa zasnovanog na dvije variable stanja tlaka fluida p1,2 (za dvije radne linije fluida) i zasebnim podmodelom za napojnu pumpu. Uz pretpostavku da se protok napojne pumpe može uključiti u ukupni empirijski model ekvivalentnog otpora koji se odnosi na gubitke protoka, tradicionalni model se reducira u model sa samo jednom varijablom stanja tlaka - diferencijalnim tlakom Δp = p1 - p2. Vezni dijagram reduciranog modela prikazan je na slici 2. Ukupni model je trećeg reda, pri čemu su varijable stanja diferencijalni tlak Δp, brzina vrtnje pumpe ω1 i brzina vrtnje motora ω2. Korištenjem eksperimentalne identifikacije određene su mape ekvivalentni otpor gubitaka protoka Rf i momenata trenja na strani pumpe i motora M1,2f (Sl. 2).

Sl. 2. Model hidrostatičkog prijenosnika u obliku veznog dijagrama, uključujući mape ekvivalentnog otpora gubitaka protoka i momenata trenja na strani pumpe i motora.



Karakteristični rezultati eksperimentalne provjere modela prikazani su na slici 3 za brzine vrtnje motora ω2 = 3500 1/min i ω2 = 1000 1/min i za režime malih i velikih signala (mala i velika skokovita promjena kuta nagibne ploče Δψ). Ovi rezultati (kao i mnogi drugi validacijski rezultati koji ovdje nisu prikazani) pokazuju da relativno jednostavan nelinearni model trećeg reda daje točan opis dominantnih/relevantnih učinaka dinamike hidrostatičkog prijenosnika.

Sl. 3. Rezultati eksperimentalne provjere modela hidrostatičkog prijenosnika.

Više detalja o razvoju modela i njegovoj primjeni na modeliranje tipičnog hidrostatičkog aktivnog diferencijala može se naći u publikacijama navedenim dolje.