Eksenel pistonlu pompalarda kayıcı pabuç yüzey geometri etkisinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemiyle araştırılması
Investigation of the effect of slipper surface geometry with computational fluid dynamics in axial piston pumps
Yazar: HARUN UÇAR
Danışman: PROF. DR. CEM SİNANOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Eksenel pistonlu pompalar, çok sayıda piston ile akışkanın silindir bloğu içerisinde basınçlandırılarak ileriye doğru itilmesini sağlarlar. Eksenel pistonlu pompalarda silindir bloğu içerisinde hareket eden pistonların ucunda bulunan küresel mafsallı kayıcı pabuçlar, döner tabla üzerinde kayma hareketi yaparlar ve hidrostatik-hidrodinamik yağlama prensibine göre çalışırlar. Kayıcı pabuçların döner tablaya temas yüzey geometrisi: Pompa verimi, yük taşıma kapasitesi, yağ film kalınlığı, yağ debisi, sistem rijitliği, moment ve güç kaybı açısından olumlu ya da olumsuz etkilere sahiptir.
Bu çalışmada, yapılan bazı kabuller çerçevesinde kayıcı pabucun; cep ve set bölgelerindeki basınç değerleri, pabucun yük taşıma kapasitesi, yağ film kalınlığı ve yağ debisi analitik formüller ile belirlenip hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD- Computational Fluid Dynamics) analizi ile doğrulanmıştır. Doğrulanan CFD modeli ile farklı tarzlarda cep, oluk ve set bölgesine ait altı adet kayıcı pabuç geometrisi, basınç dağılımı, pabucun yük taşıma kapasitesi, yağ film kalınlığı ve yağ debisi açısından incelenmiştir.
Elde edilen sonuçlarda kayıcı pabuç merkezine dik olarak yerleştirilen olukların, merkeze doğru boyuna yerleştirilen oluklara göre daha az yağ kaçağına sebep olduğu ve dolayısıyla volümetrik verim açısından daha verimli olduğu görülmüştür. Merkeze doğru boyuna yerleştirilen olukların, yük taşıma kapasitesini azalttığı ve yağ debisini artırarak pompa verimine olumsuz yönde etki ettiği saptanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Eksenel Pistonlu Pompa, Kayıcı Pabuç, CFD

Abstract:
Axial piston pump is provided pressurize for thrusting liquid by the multiple piston in the cylinder block, In the axial piston pumps, the pistons that move in the cylinder block are sliding on the guide disc according to the hydrostatic-hydrodynamic lubrication principle with a spherical articulated slipper. Geometry of the slipper touched in guide disc influents pump efficiency, load capacity, thickness of oil film, oil flow, rigidity of the system, momentum and power loss.
In this study, within the framework of some assumptions made for the slipper, pocket and set areas, the laden of the slipper, thickness of the oil film, and the oil flow rate were found by analytical formulas and verified by computational fluid dynamics (CFD) analysis. With the confirmed CFD model, six slipper geometry belonging to different pocket, groove and set area were examined in terms of pressure distribution, load carrying capacity of the slipper, thickness of the oil film and oil flow.
The results showed that the grooves placed perpendicular to the center of the slippers caused less oil leakage than the grooves which placed longitudinally towards the center, and this were more efficient in terms of volumetric efficiency. It has been found that the grooves placed longitudinally towards the center to reduce the load carrying capacity and increase the oil flow and affect the pump efficiency negatively.

Keywords: Axial Piston Pump, Slipper, CFD