基于六西格玛的低负荷液压油加热建模的实验研究：系统负载与液压油温度的关系

工程科学与技术，国际期刊24（2021）11全文文章基于六西格玛的低负荷液压油加热建模Neeraj Guptaa，Prashantha Kinic，Saurabh Guptab，c，Hemant Darbarid，Nisheeth Joshib，MahdiKhosravye，a部。计算机科学与工程，奥克兰大学，罗切斯特，MI，美国b印度拉贾斯坦邦，维迪亚皮斯，巴纳斯塔利，计算机科学系cJohn Deere India Pvt Ltd.，印度d印度马哈拉施特拉邦浦那高级计算发展中心日本大坂大学研究生院工学研究科e阿提奇莱因福奥文章历史记录：收到2020年2020年10月1日修订2020年12月1日接受在线预订2021年保留字：水力学径向柱塞泵可变排量泵壳体排油止回阀A B S T R A C T液压系统是工业、建筑和农业机械的支柱。其高功率密度和高效率的执行使其成为高能量应用的首选。这份手稿提出了反对这一说法的证据，每当系统运行到其最大容量时，与部分负载相比，液压油会加热得更多。我们对注塑机（IMM）液压系统的实验研究试图通过提出我们遇到的事实来重塑上述陈述，即较低的系统负载情况会导致液压油温度高于满载情况。”当机器处于较低速度时，由于工作温度升高而导致频繁停机时，问题就开始了！”本文提出的研究，以彻底解决所述问题。对于设计的演变，一个系统的诊断方法显示的基础上，六西格玛和相关的数学模型。我们的研究得出结论的方法，以找到自平衡系统的情况下，温度的增加，必须是由于较高的热量添加率比散热率所提供的学习可以同样扩展到其他感兴趣的领域，因为应该注意了解被动系统损耗，这可能会导致温度升高，因为冷却能力较低。©2020 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍液压系统是工业、建筑和农业的大功率通用应用的支柱，从小型装配工艺到集成钢铁、3D打印机和造纸厂[1，2]。液压系统的健康状况非常重要，因为通过轻量级物联网边缘设备对其进行持续监控一直是最近各种人工智能研究的主题[3工业使用液压能，因为液压的功率该液压系统具有先进的控制机制，以执行精确的操作，以提高产品质量或过程质量。例如，在具有成本效益和易于使用的液压流体性质的建筑行业中，液压系统利用不可压缩流体来产生足够的工作力[6]进行挖掘。在所有精密控制中*通讯作者。电子邮件地址：mahdi. nanase.comm.eng.osaka-u.ac.jp（M. Khosravy）。由Karabuk大学负责进行同行审查。在液压系统中，流体流经整个液压系统，该液压系统由精密阀组成，该精密阀引导系统启动、停止和流体流动。由于其在大多数操作条件下的高精度部件，它可以提供出色的性能[7]，其中为了保持系统的精确控制和可靠性，设计了对温度、压力波动和污染的弹性。参考文献[8]研究了流体惯性对输送压力中压力波动的影响，并对其进行了详尽建模。通过正确选择和调整液压元件的尺寸来实现这种弹性，Fitch等人给出了液压元件选择和设计的详细信息。[9]的文件。这项研究报告了一个实际观察的非受控变量生效，尽管履行科学的设计和原则，尽管以及以下建议的指导方针。它是这样的情况下，而性能是与有用功的工作功能的参考文献[10]通常描述了执行精密应用时需要考虑的液压油（不可压缩流体）的特性。尽管https://doi.org/10.1016/j.jestch.2020.12.0022215-0986/©2020 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestchN. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1112液压系统故障诊断的研究[111.1. 液压普遍采用的原则1- 复杂的有用功能量转换和传递系统需要对油液加热进行观测，以减少机器停机时间液压系统的发热是由于输入功率在发热（PL）中的损失导致的操作效率低下，可以表示为[14-16]，下面的等式通过将损失归因于不同的部件来解释更多关于决定参数影响系统效率的磷流失 ¼P损失;泵 管道损失;执行机构损失泵、阀门、管道和致动器中的功率损耗的分布分别为P损耗;泵的P损耗;阀门的P损耗;管道和P损耗;致动器，并且可以在图1中看到。来自各个子系统的功率损耗贡献在图中清晰可见。 1，这清楚地使设计人员能够规划整个系统的冷却系统。2- 此外，系统泄漏流量和相关压降是各种部件损失的主要因素之一，需要量化以评估系统冷却要求。当量（1）在图的上下文中。图2和图3表示典型系统的损耗，原因如下：I. 泵的类型尺寸（在这种情况下为径向活塞泵），II. 水泵阀门与蓄水池连接的管道尺寸，III. 阀门的类型尺寸（在这种情况下为电液），IV. 执行机构的类型和尺寸（双作用气缸）。3-此外，穆格控制[14-16]提供的径向活塞泵信息与泵壳流量相关的详细信息摘自这些文件。Daniel Gronberg等人[17]研究了活塞泵壳体温度的预测，分析模型。David Nathaniel et al.[18]对IMM和其他车辆进行了功耗研究，深入了解了怠速和负载期间的功耗。1.2. 问题公式化为了使高效液压系统不过热，热量的耗散（H耗散）必须大于总输入功率热损失（总输入功率热损失）：Fig. 1. 将液压功率分配到有用和损耗部分。图二. IMM框图。目标函数情况1 - H耗散<总输入功率热损耗：结果将是油温非常快地升高，最终系统关闭，性能下降。情况2 - H耗散=总输入功率热损失：考虑到残余温度的影响，结果将是油温缓慢上升，最终系统关闭。不过，关闭需要更长的时间。大多数是机器上的工作拒绝。情况3 - H耗散>总输入功率热损失：理想的工作条件，需要投资和昂贵的安排，以实现这一目标。需要在冷却布置和所需的作业质量之间进行权衡。方法是在实现方案3所需的投资和工作质量之间取得惊人的平衡这最终将提高工厂的运行效率。参考这个目标函数的解决方案提出了布伦丹凯西等人。[19]第10段。介绍了典型液压系统发热的研究及解决方法。然而，文献研究清楚地表明，油的流动和相关的加热是由成熟的安装成本高的技术控制的根据其用途（工作质量和投资之间的关系），机器中的液压系统会有所不同。应进一步注意提高整个液压系统的性能水平，以避免工作期间发生意外故障。在文献[1，7，8]中，一般描述了两种控制过热问题的方法，第一种是降低热负荷，第二种属于增加散热。储液器液位、储液器周围气流和换热器的综合作用机制保证了上述控制热问题的方法。1.3. 基于文献研究的‘Whys’ are an interrogative technique used iteratively for thecause-and-effect 这种通用方法的最终目标是通过重复问题“为什么？”来确定缺陷或问题的根本每个答案都是下一个问题的基础。症状为什么？为什么？症状-为什么？为什么？症状为什么？为什么？N. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1113图三. IMM示意图。症状-在安装冷却和开关系统时，未考虑机器在预期环境中的使用，以确保有效运行和工作质量。为什么？为什么？症状--作为这种行业需求的第一位，这就是学习评价。系统应注意低功率循环损耗。为什么？为什么？根本原因-在实际情况下，低功率循环占工作寿命的50%以上，而机器的设计是为了在较高的负载循环下实现最佳效率1.4. 目的本研究工作研究T。Jeff Earley等人[20]提供了典型车辆的建议油温信息，并解释了保持油温的挑战。基于文献调查，令人惊讶地得出结论，没有切实可行的方法来确保在低负载或速度条件下保护油系统，这可能对液压机器的性能产生显著影响。控制设计的改进对于重型设备的不间断服务至关重要。在流体动力系统中，更多的流量总是导致更多的压降，这是发热原因之一[21]。由于管道流动表面和分子间力，摩擦损失会产生摩擦损失【6，17，18】。压降越大，热量增加越多。VFP以上的影响，如果没有进行充分的冷却布置，液压动力系统温度可能会升高到推荐水平以上。在推荐的温度范围内运行液压系统，可以延长系统的使用寿命，并提供最佳的效率。工业液压系统通常在一个狭窄的范围内运行工作温度，以确保机器的功能在最佳粘度范围内。其中一个已建立的IMM有一个特殊的问题，这完全违反了分析过程中已知的液压原理。它提出了一个问题，“任何液压机如何能有更多的热量时，利用较少时，比它利用更多？”工业液压机械大多遵循严格的工作温度温度范围为40 °C至60 °C，这将确保所有液压部件的理想粘度。油的粘度也总是提到在40 °C。因此，人们努力系统地理解这个问题。这项工作从IMM上的温度分布图开始，并对数据进行分析，以了解与过去建立的数据相比的趋势。从数据分析中可以清楚地看出，泵壳温度稳步上升，并超出了推荐的工作温度范围。数据还表明，泵壳温度的增加比系统的任何其他部分都要多。由此得出结论，水头增加是通过泵壳进行的，需要冷却。泵壳油用于内部旋转部件的润滑，并取决于受压部件间隙的泄漏。泵壳对壳体压力也很敏感，因为油保留在内部。在本文中，我们试图通过对注塑机（IMM）液压系统进行实验来解释低操作负载情况下的过热现象[22，23]。所提出的方法遵循自平衡理论，其中净热添加和净热移除应匹配，以导致液压系统需要处于最佳状态的持续工作温度。这是前面描述的目标函数的最大化。本文中建议的方法是基于客户投诉，其中阈值温度经常被打破，导致生产停止，即使液压系统在较低负载下使用实验结果证实了自平衡机构在评价低运行速度的隐藏情况下的发热量方面的基本作用所提出的方法可能是一个有用的工具，在阿森纳的演变的新的控制机制。更具体地说，在第2节中，我们简要描述了系统细节和体系结构，以便分析和开发解决方案。第3节展示了我们用来验证所提出的方法的贡献的问题解决细节。随后，我们展示了循环时间和温升之间的关系，然后提出了解决方案，以扩展所提出的方法和温度测量策略的适用性。在低速过热控制框架上，第4节展示了所提出的解决方案的根本原因识别，第5给出了实验细节N. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1114其中提出了所提出的方法的图示问题和实现。相关的结果在系统上的实施和不实施验证了研究的贡献。最后，第6总结了本文，并提出了未来的范围与推广到其他系统。2. 系统描述和问题详细信息在开始问题定义及其解决方案之前，有必要解释一下液压系统的结构和性能规格。这将有助于理解拟议解决方案与现有架构的集成。我们分析了IMM[8，16，23，24]，它是一个液压系统。它的工业应用是广泛的，可以看到铸造汽车、航空航天、航空电子、计算机电子、医疗和牙科产品、仪器仪表等的部件。Yuvin Chinniah等人[24]已经创建了关于IMM的广泛文件，并提供了关于附加辅助设备的操作安全的详细信息。液压系统在物理、制造、计算机等领域的广泛应用促使人们对液压系统进行分析，以提高系统的效率。2.1. 系统细节注塑机将塑料颗粒原料塑化后推入模具型腔，得到最终产品。在该机器中，典型的模具操作周期的持续时间取决于各种因素，例如模制部件的尺寸、应用要求、部件的复杂性、部件的材料。Mehat等人[7]详细解释了齿轮塑料材料的典型模流分析。Etesami等人[6]研究了模具材料方法和模具质量验证。Dang等人[10]研究了IMM的工艺参数优化。这一过程有助于缩短成型周期，并确保零件质量。 Madan等人[19]对IMM的能耗进行了研究，并对典型部分的能耗进行了分析。Wortberg等人[1]详细解释了电液IMM中的节能，该节能具有子系统级功率利用和损耗预测。典型的IMM由泵单元、夹紧单元、注射单元和顶出器作为主要部件组成。泵单元是IMM单元的能量来源，其中夹紧单元用于将模具分开保持在一起。注射装置用于将原料塑料颗粒制成均匀的液体混合物并注射到模具中。Muller等人[20]研究了注射过程中熔融塑料的有效散热。顶出器是IMM的一部分，它将固化的最终产品从模具中取出。典型的模具由两个匹配的腔体制成，如图11所示。图2所示为最终部件的立体复制品，可通过夹紧气缸闭合和打开。这里提到的IMM有一个电子径向活塞泵[14 - 16]，它用比例阀操作夹紧单元，用开/关阀操作注射单元，图14 - 16。图2和图3示出了典型的IMM，其表示将模具保持在适当位置的夹紧单元，并且注射单元将均质化的塑料混合物发送到模具中，从而产生模制部件，该模制部件通过排出系统后冷却而排出。Casoli等人[14]对柱塞泵流量预测、汽蚀冲击等问题进行了研究并开发了斜盘的数值计算程序通常，液压IMM使用两种类型的夹紧单元，肘节式和柱塞式. 图 4解释了系统架构，它显示了能量，信号和噪声的流动。如图4所示，控制系统处理并将信号馈送到电子泵、电子阀，电子泵、电子阀又将以有效和系统的方式执行指定的功能。Rosato等人[22，23，26]已经创建了一本关于IMM的优秀手册，其中包含见图4。 系统架构。信息从注塑机设计，工艺，产品，材料，市场等。2.2. 问题详细资料中央控制系统监控系统的怠速状态，并从机器控制（操作员输入装置）接收命令。本文所讨论的系统是一台典型的150 T液压机，它由一台径向柱塞电子变量泵、一台带比例阀的锁模机构和一台带开关阀的压射机构组成。根据零件的类型及其复杂性，这种机器通常具有5至15秒范围内的循环时间。主题IMM具有22kw电机，80 cc泵和8 kW油冷却器（水基）。Sandeep Kumar Das等人[27]研究了IMM上的冷却器选择，并根据装机功率帮助确定冷却器的适当尺寸。壳体排放口直接连接到储液罐，最大允许流量为泵额定流量的3%。根据图4，信号从操作员控制器传输到控制系统，控制系统又将信号引导到IMM的电动马达电液能量流从泵流向IMM子功能单元，导致IMM功能循环。图4还显示了由于能量流而产生的热量，并被认为是系统的噪声，其发生在所有IMM子功能和外壳排水处。M.A.K. ALIA等人[28]研究了通过节流向系统添加热量，并确定了典型系统的温升速率。壳体排液流量使泵壳体[17]保持温暖，并基于流量保持在升高的温度。因此，对于Hayat等人[29]，Cattaneo-Christov热模型对流体流动的热迁移具有显著影响该分析显示考虑了表面厚度的变化该研究有助于获得系统的噪声信息，使系统具有鲁棒性。Khan等人[30]研究了Jeffrey和Casson流体的可变热导率、非均相反应、变厚表面和Cattaneo-Christov热通量现象。所示的研究表明，流体加热依赖于其他不受控制的变量，这些变量被认为是在设计系统应用时给出的。Hayat等人。（2017）[31]，研究了银以及铜纳米颗粒与水的组合物对两个可拉伸材料之间N. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1115× ×利用环境热辐射、磁能、非均相反应和焦耳加热在三维中旋转盘这样，就很容易理解液压控制系统中的杂质在高温高压循环下的影响Hayat等人[32]研究了温度和浓度分布如何受到不同物理流动参数的影响。它有助于了解工业环境中的液压流体循环，其中流体在其他机器的电，磁和热效应中循环。Ahmed等[33]，研究了温升是磁参数和压缩参数函数，这将有助于理解在系统设计中需要注意的重要参数3. 解题方法表1见图6。 解决问题的方法。在本节中，我们将描述温度如何在成型周期内上升-因此，概述了测量技术的类型。在这里，我们显示了两种类型的模具，PET瓶和瓶盖的温度的影响，如图所示。 五、PET瓶是用于制造瓶子的吹塑成型的原始部件通常，IMM在宠物瓶模具中以70%的速度设置运行，在瓶盖中以30%的速度设置运行。当IMM在70%的速度设置下使用时，有预期的性能，并且没有油加热。当选择的新部件需要IMM的较慢操作时，问题开始出现。IMM用于制造PET瓶，如图6所示，它通常以表1所示的以下循环时间工作。该表还将瓶盖的整个周期时间分为夹紧操作、注射单元操作、保持、模具打开和顶出。灌装机的总循环时间瓶盖成型比PET瓶多4秒。考虑到这一点，系统经历了更长的停留时间和更低的液压流量使用。3.1. 信号采集和再现性分析由于本研究工作的情况下，有一个新的监测系统，部署的测量的重复性和可靠性进行验证。这需要对测量信号进行处理以进行特定分析。如参考文献中所示。[34]ANOVA分析用于测量系统，以了解测量系统的重复性和再现性。参考文献[35]解释了测量系统分析（MSA）对数据收集的重要性图6显示了确定根本原因的过程，该过程用于验证热量测量的可靠性和可重复性。在应用所需的噪声消除预处理（如形态滤波[36-&图五. 宠物奶瓶和瓶盖。PET瓶和盖的IMM周期时间。SL. 无描述周期PETG瓶瓶盖1夹紧操作1.232注射单元操作1.833控股124模具打开115弹射11总循环时间6101. 夹紧/顶出气缸2. 注射缸/液压马达/注射单元移动缸（B区）3. 液压泵壳体（C区）4. 系统液压管道（D区）在图7中，10、5、15、35、45、50、25、65和90是以摄氏度为单位的选定测量温度值。而TG 1、TG 2和TG 3是3个测温枪。R1、R2和R3是每支喷枪的3次读数。例如，温度10°C由3个温度枪测量3次，对于其余温度值重复相同的过程。计划进行一个类似的实验，以测量具有9个不同时间值的时间分分钟Minitab软件用于测量系统能力分析。如上所述，每隔5分钟使用温度枪在A区、B区、C区和D区测量温度（图8）。ANOVA通过评估同一现象的多个信号测量的变化来提取根本原因，并验证测量的重复性和可靠性。图9示出了总体温度映射和示出所有上述位置中的温度增加测量结果如图所示。 9，从35°C的环境温度开始，并且观察下的所有位置显示出温度相对于温度的稳定增加。由于高效的水冷却系统[25]，除以下区域外，图第七章ANOVAN. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1116¼3600吨见图8。 数据收集过程。泵壳表面，这表明系统有一个壳体排油流，该排油流没有经过油冷却器，并且正在稳定地加热储油器。3.2. 热量计算模型和映射图 10解释了仅用于生产瓶盖的泵壳的温升; IMM工作温度从大约35°C开始，这是试验开始期间的环境温度。泵壳温度稳定上升，在80 min内达到60°C。提示对于瓶盖成型，IMM的工作温度约为40°C，被认为是最安全的工作温度。当工作温度达到60°C时，系统会敲击到临界区，为了液压系统的有效运行，应避免油的粘度等级在40°C下定义，这反过来又表明粘度将在高于或低于该温度的任何温度下发生变化。考虑到粘度对液压部件功能的敏感性，对此类系统进行监测将变得非常重要。DTVqcP损失液压功率损失的主要原因是与油流量/密度成正比的压降。当量（2）给出了水力损失、温升与油量的关系见图10。 温度结果（溶液前）。在上述等式中，P损耗是以kW为单位的功率损耗，q是以kg/dm 3为单位的油密度。以kJ/kgK为单位的比热容用c表示，其中对于矿物油，其值为1.67 kJ/kgK。以升为单位的罐体积由V表示，其中，DT是在摄氏度。在Eq的分母中。（2）变量t是以小时为单位定义的运行时间。当量（3）计算与油的流量及其压力相关的液压功率，其中P是以kW为单位的功率，p是以kg/cm2为单位的液压压力，Q是以升每分钟（lpm）为单位的流量。当量（2）测量与运行条件相关的每小时油温上升。产生泵壳排水泄漏所需的功率可根据方程计算。（三）、此后进行的计算假定，由于机器运行的回流管路而导致的净热量增加由油冷却器的冷却效果补偿。表2显示了壳体排放泄漏的IMM工作压力目录值的可能组合。它也有理论上的温度上升，每小时在油藏根据方程。（3）（由于未冷却的油从壳体排油口流入油箱）。一般情况下，假设壳体排油流量约为3.5 lpm（最大3%），该流量从泵流出并稳定地添加到储液罐中。根据活塞泵目录，对于80 cc径向活塞泵，4~6 lpm的壳体排油流量是可能的。从表2中可以明显看出，当壳体排放温度到达储液器而不经过冷却器时，可感知的温度升高D很酷-Pp·Q600ð3Þ以上计算均未考虑库区的影响。见图9。 机器温度结果（溶液前）。N. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1117表2各种操作条件下每小时的温升压力壳体排油口液压动力输入罐体积（单位：运行时间比热容（KJ）/密度Kg/DT在程度上酒吧kWkW升hrs.KGKdm-3的C15061.525011.670.86157550.6325011.670.866.32040.1325011.670.861.34. 根源识别六西格玛是一种有纪律的、基于实践的、数据驱动的方法和持续改进的方法，用于消除产品、过程或服务中的缺陷。Peter K Fung等人[39]已经给出了关于六西格玛过程及其好处的详细信息。在六西格玛中，质量功能展开（以下简称QFD）有助于确定改进过程或产品的行动的优先级，以满足客户 Chan等[40]对QFD及其在解决复杂问题中的应用作了详细的阐述。Erdil等人[41]也在定义QFD方法方面做出了类似的努力，并且也关注非设计相关功能。QFD工具，如表3所示，用于识别首要根本原因。图11示出了原始分数的帕累托，其用于对所识别的根本原因进行优先级排序。Pareto指出，壳体排液过多、系统泄漏过多和环境温度较高是导致已识别问题的主要参数。考虑到系统没有高泄漏警报，且工厂处于小于40°C的环境温度下。此外，过量的壳体流失被认为是根本原因之一。4.1. 质量功能展开（QFD）程序质量功能展开是一种确定产品基本属性或质量的集中方法。这些都是由顾客 这就要求首先对产品和服务的属性和质量进行优先级排序，质量职能展开将其组织到适当的组织职能中。因此，QFD是客户驱动的质量到产品和服务的责任功能的映射。论文[31]描述了QFD如何用于经济、教育和军事领域的战略规划。它是一个统计决策工具，有助于根据可用资源推动最佳决策参考文献[41]开发了一个使用QFD的框架，以证明QFD的通用性。权力不能局限于一个领域或一个职能。为了编制表3，我们使用了中所述的鱼骨图，确定了中所垂直列。在横栏中也提到了这一点。Kumar等人[42]详细研究了鱼骨图，该图有助于以结构化方式识别根本原因。通过这种矩阵结构，每个关键功能都要比其他功能更重要。在开发的矩阵中，将对功能参数至关重要的每个参数与其余参数进行比较，并基于关系分配1、3和9个等级。等级描述见表3。每个关键功能的重要性在“重要性等级”列中指定。其中，5和1分别表示从高到低的重要性。原始分数生成为每列中的关系和重要性评级的乘积之和。相对分数是每个关键功能的百分位数，例如：如果所有分数之和被视为100%，则13%代表份额这有助于我们优先考虑关键功能的重要性。基于相对重要性百分比，完成排名。重要性评级用于确定对功能至关重要的优先重要性等级1表明，这一关键功能对温升最重要解释读者将从显示行变量和列变量之间关系的数字中观察到什么每一行和每一列的交集给出一个具有关系编号的单元格它显示了这两个关键功能如何与提供性能相关原始分数由关系数和重要性等级获得。重要性等级由相对%生成相对百分比越高，重要性等级越高。见图11。促进确定根本原因优先级。表3基于六西格玛的低负荷温升根本原因的质量功能IRICS机智帽子ECDRiuESLICS3333303机智3333933帽子1111311ECD5333309Riu3113911ESL3333933原始评分4646521082276相对%重要性评级：1 =低重要性百分之十三百分之十三百分之十五关系：9 =强百分之三十一占6%百分之二十二3 =中等重要性5 =高度重要性IR =重要性等级3 =中度1 =弱0或空白=无关系N. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1118-很少有重要的控制参数被确定为与系统的性能相关。这些参数如下：1. 壳体排液过量，ECD，（a）2. 过量系统泄漏，ESL，（b）3. 高环境温度，HAT，（c）4. 不正确的冷却器尺寸将离开这个，因为这个物理尺寸是固定的5. 进水温度不当，WIT，（h）6. 注射装置的辐射，RIU，（d）5. 开发的模型和建议的解决方案在六西格玛中，实验设计（以下简称DOE）用于找出输入参数的最佳可能组合，从而确定输出中的最佳可能结果。在DOE之后，建立了传递函数.对所获得的数据进行回归，其给出大于0.9的R2值。它表明了数据的重要性。主效应和交互作用图在图1和图2中生成。图12和图13示出了每个变量对系统性能的影响，导致系统的优化性能。长W。Lam1等人[43]研究了建立三向相互作用图以建立系统间影响。见图12。 主效应和交互作用图。确定了几个重要的控制参数，以获得对系统性能的描述。表4显示了DOE表，其中包含选定的参数以及开发的最大和最小值传递函数表4显示了32次运行的全析因设计。+1表示最大值，1表示表第一行中列出的变量所需的最小值输出变量为温升CR和总温TC。（4）和（5）。CR¼14： 2- 0： 00195a- 0： 303b- 0： 0739c- 0： 571h0： 000724d电话：+86-10- 6666666传真：+86-10-66666666传真：+86-10-6666666图12显示了每个变量的主效应图。当均值响应在因子水平间发生变化时，主效应发生。主效应图比较相对强度的影响。例如，当从ECD50移动到ECD 150时，温升几乎保持不变。我们使用这些图来比较主效应。图13显示了变量之间的相互作用图。当一个因子从低水平到高水平的响应变化与第二个因子在相同两个水平上的响应变化不同时，则发生因子之间的相互作用。也就是说，一个因素的影响取决于第二个因素。我们使用交互作用图来比较各因素之间的相对影响强度。表5显示了从DOE推导出的传递函数方程的相关性。该图显示了每个变量的基本参数和变量的组合，如效应、系数、P值。P值0.05的变量对系统性能具有显著性。R平方大于95%。图 14解释了系统框图后理解的根本原因和系统的实现。绿色箭头表示进入系统、子系统和组件的能量流蓝色箭头表示系统、子系统和组件中的信号流红色箭头表示系统、子系统和组件中的噪声。根据热量计算和上述分析，可以得出结论，需要在油冷却器上增加泵壳排油。图十三. 关键少数控制变量的交互作用图。N. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1119表4DOE矩阵。幼儿发展（a）ESL（b）HAT（T）WIT（b）RIU（d）- 好了好了快看快看快看-1111111 - 11 - 11- 好的好的1 - 1 1 - 1 1-111 - 111111 - 11- 好的1 - 1 - 1 1 1-11 - 11 - 111 - 111- 好的- 好的1 - 1 1 1 1- 一一一一一一1 1 1 1 1- 好了好了一，一-1111111 - 11 - 11- 好的好的-111 - 111111 - 11- 好的- 好的1 - 1 - 1 1 1-11 - 11 - 111 - 111- 好的1 - 1 1 1 1-一一一一一见图14。系统架构已更新。图15.温度结果（溶液后）。5.1. 溶液由于油冷却器进口可能会受到一定程度的背压，因此不可能将壳体排油直接连接到油冷却器。此外，根据径向活塞泵的固有设计，其不能具有大于1000mPa的壳体压力。1巴。因此，需要具有旁通阀装置，如图15中更新的系统架构所示。开启压力为0.2 bar的单向阀（CV）被添加到壳体排油中，机油被引导通过机油冷却器。新的布置确保了热油从泵通过油冷却器的稳定流动，避免了温度升高。由于泵对背压敏感，因此需要安装一个附加的旁通止回阀。增加0.5 bar因此，泵壳中的任何波动压力都直接发送到储液器。泵壳压力高于1 Bar会导致泵轴泄漏。我们设计了一个强大的解决方案，由于建议的设计变更使最大壳体排油压力保持在1 bar以下，因此违反了泵制造商 参看图图16示出了在实施所提出的解决方案之后壳体温度与机器运行小时的持续时间的关系图。实施后，IMM运行8小时，系统在45至50°C的温度范围内运行，用于确定的操作，如图所示。表5估计的影响和系数。期限效应系数SE系数T P常数26.25 0.3568 73.560.0000.52-0.26 0.3568-0.73 0.477b-12.41-6.21 0.3568-17.39 0.000电话：+86-756 - 8888888传真：+86-756 - 8888888电话：+86-21-5555550传真：+86-21 - 5555555daxb0.18 0.09 0.3568 0.25 0.804axT0.92 0.46 0.3568 1.29 0.215axh0.53 0.27 0.3568 0.75 0.466axd-0.98-0.49 0.3568-1.38 0.188bxT1.47 0.73 0.3568 2.05 0.057bxh6.51 3.26 0.3568 9.13 0.000bxd-2.15-1.08 0.3568-3.02 0.008Txb5.5 2.75 0.3568 7.7 0.000Txd-1.02-0.51 0.3568-1.43 0.172高x宽-6.813. 4 0.3568-9.54 0.000S = 2.01836。PRESS = 260.722，R-SQ =99.25%。R-SQ（预测）= 96.99%，R-SQ（调整）= 98.54%。N. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1120-图十六岁改进的信息图：（a）系统效率提高30%，（b）运行成本降低47%，（c）换油频率提高55%图17.文氏图图15.从供应商目录[7，8]中收集的其他一些经验如下：1. 在低压和低流量下运行的泵需要用4至6 lpm的外部流量2. 泵的吸入口不应有锐角和螺纹管，以避免压力下降过大。需要使用弯管或软管进行连接。3. 有必要参考泵制造商的目录，以了解最大可能的壳体排水管/软管长度，因为当存在较高的泄漏时，它直接影响泵壳体压力。4. 油箱中的液体温度不得超过泵的温度+25。根据上述结果，系统运行和冷却速率的热添加速率将确保工作温度在推荐的温度范围内（自平衡）。5.2. 改进根据我们广泛的实验，可观察到的明显改善如下：（i）润滑油效率，（ii）换油频率（次数/年），和（iii）运营成本。上述每种情况的改善分别为30%、47%和55%。系统效率是根据液压油冷却所需的直接和间接费用计算的同时，由于工作温度低，导致机油降解缓慢，因此换油频率降低了55%。事实上，温度在石油降解中起着至关重要的作用就石油和效率的提高而言，有一个预期-运营成本降低30%由于机器能够在安全温度区运行，因此污染也减少了，过滤器寿命也有望提高。图17示出了说明由于过滤器堵塞、泵劣化和油劣化引起的故障分布的下方文氏图大约有50%的故障是由于油的降解和过滤器堵塞造成的。在推荐的温度范围内运行有助于减少油的降解时间，最终延长过滤器的寿命6. 结论在较低负载下，很少看到液压系统发热在本报告中，我们讨论了IMM的一种罕见情况，其中系统在较低负载下加热在此，系统泄漏流量是导致较高系统工作温度的原因。通过这项研究，作者强调了排除系统泄漏可能性的重要性，无论何时系统升温，尽管这种作者还表示，这种学习适用于所有液压系统，而不仅限于IMM。在液压机器的整个使用寿命中，保持正确的推荐温度范围至关重要这里所解释的方法对于工业和移动液压应用都是有用的。本文所述的方法有助于识别液压系统中的意外损失，如泵壳温度、中性状态损失、磨损损失等。压力传感器可以作为储液器的一部分，通常对于工业机器，建议温度为40°C至60 °C。 油需要通过加热器或油预热方法加热以达到最低操作温度范围，并且需要用冷却器冷却以保持在最大操作范围内。它确保了系统的最佳性能和寿命。对于典型的移动液压应用，建议温度范围为20 °C至100 °C，主要使用高粘度指数的油。有必要明智地遵循用户手册，以避免液压系统性能不佳和故障。作为我们未来的研究范围，我们的目的是检查高功率建筑和农业机械的液压系统，使所提出的现象作为普遍的液压机的设计演变在拖拉机内保持推荐的温度可以避免机具泵、转向阀、制动阀、控制阀等的预先故障。同样，所有的农业和建筑机械，如果在推荐的温度下运行，将延长零件的寿命和最小的停机时间。保持液压机的温度将确保减少N. Gupta，P.Kini，S.Gupta等人工程科学与技术，国际期刊24（2021）1121由于可靠性的提高，最佳粘度的有效功能，停机时间。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用[1] J. Wortberg ， T. Kamps ， 液 压 和 全 电 动 注 塑 机 在 实 践 中 ， Plast 。 Europe 7（2002）12-15.[2] 放大图片作者：Ravi Ramya，Kazrasekharan Rajendran，Hans Ziegler，SanjayMohapatra，K. Ganesh，CLSP：在过程工业中研究批量问题的现实生活应用和动机，在：过程工业中的容量限制批量问题，Springer，Cham，2019年，pp. 33比45[3] N.古普塔，M。Khosravy，N.帕特尔，北Dey，S. Gupta，H.达尔巴里河Crespo，物联网边缘设备上的经济数据分析人工智能技术，用于农业机器的健康监测，Appl.内特尔（2020）1-27.[4] N.古普塔，M。Khosravy，S.古普塔，加-地Dey，R.G. Crespo，轻型人工智能技术用于农业车辆的健康诊断：遗传算法并行进化人工神经网络，国际期刊并行程序设计。（2020）1-26.[5] N.古普塔河古普塔，M。Khosravy，N. Dey，N. Joshi，R.G. Crespo，N. 经济物联网战略：未来农业车辆健康监测和诊断技术内特尔制造商（2020）1-12.[6] F.埃泰萨米角马伦斯河Sahli，T. Webb，在：第34届国际会议，2019年，pp。 438-443[7] 新墨西哥州Mehat，S.Kamaruddin，A.R.Othman，塑料齿轮行业应用的注塑成型工艺参数的建模和分析https://doi.org/10.1155/2013/869736[8] P. Casoli，A.卡索利，A. Vacca，G. Franzoni，G.L.李文，液压容积式机器中流体特 性 的 模 拟 ， 北 京 ： 机 械 工 程 出 版 社 。 模 型 Pract. 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