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Physical limitations for the bandwidth frequency of a pressure controlled, axial-piston pump / Manring, Noah D. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 133 N° 6 (Novembre 2011) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 133 N° 6 (Novembre 2011) . - 12 p. Titre : Physical limitations for the bandwidth frequency of a pressure controlled, axial-piston pump Type de document : texte imprimé Auteurs : Manring, Noah D., Auteur ; Mehta, Viral S., Auteur Année de publication : 2012 Article en page(s) : 12 p. Note générale : Dynamic systems Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Design  engineering  Hydraulic  actuators  Perturbation  techniques  Pistons  Pressure  control  Pumps Index. décimale : 553 Géologie économique. Minérographie. Minéraux. Formation et gisements de minerais Résumé : The objectives of this paper are to identify the design parameters that have the greatest impact on the bandwidth frequency of a pressure controlled, axial-piston pump. This study is motivated by the fact that a physical limitation for these machines has been observed in practice, as it has been difficult to increase the bandwidth frequency much beyond 25 Hz. Though much research has been done over the past thirty years to understand the dynamical behavior of these machines, the essential design-characteristics that determine the bandwidth frequency of the pump remain elusive. In part, this is due to the fact that the machine is complex and when coupled with a hydraulic control valve that is disturbed by steady and transient fluid-momentum effects this dynamical property becomes difficult to assess. In order to achieve the objectives of this research, this paper presents the most comprehensive pump-and-valve model of a pressure controlled, axial-piston machine available in the literature to date. The pump model includes the effects of the discrete pumping-elements acting on the swash plate, while the valve model includes both steady and transient fluid-momentum forces. To identify the dominate features of the model, nondimensional analysis is employed and the complexity of the model is subsequently reduced by eliminating negligible terms. Furthermore, a closed-form expression for the bandwidth frequency is employed and perturbation analysis is used to identify the dominant set of parameters that impact the bandwidth frequency of the pump. In conclusion, it is shown that, by far, the greatest impact on the bandwidth frequency may be achieved by reducing the swept volume of the control actuator and by increasing the flow capacity of the control valve. DEWEY : 553 ISSN : 0022-0434 En ligne : http://asmedl.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JDSMAA000133000006 [...] [article] Physical limitations for the bandwidth frequency of a pressure controlled, axial-piston pump [texte imprimé] / Manring, Noah D., Auteur ; Mehta, Viral S., Auteur . - 2012 . - 12 p. Dynamic systems Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 133 N° 6 (Novembre 2011) . - 12 p. Mots-clés : Design  engineering  Hydraulic  actuators  Perturbation  techniques  Pistons  Pressure  control  Pumps Index. décimale : 553 Géologie économique. Minérographie. Minéraux. Formation et gisements de minerais Résumé : The objectives of this paper are to identify the design parameters that have the greatest impact on the bandwidth frequency of a pressure controlled, axial-piston pump. This study is motivated by the fact that a physical limitation for these machines has been observed in practice, as it has been difficult to increase the bandwidth frequency much beyond 25 Hz. Though much research has been done over the past thirty years to understand the dynamical behavior of these machines, the essential design-characteristics that determine the bandwidth frequency of the pump remain elusive. In part, this is due to the fact that the machine is complex and when coupled with a hydraulic control valve that is disturbed by steady and transient fluid-momentum effects this dynamical property becomes difficult to assess. In order to achieve the objectives of this research, this paper presents the most comprehensive pump-and-valve model of a pressure controlled, axial-piston machine available in the literature to date. The pump model includes the effects of the discrete pumping-elements acting on the swash plate, while the valve model includes both steady and transient fluid-momentum forces. To identify the dominate features of the model, nondimensional analysis is employed and the complexity of the model is subsequently reduced by eliminating negligible terms. Furthermore, a closed-form expression for the bandwidth frequency is employed and perturbation analysis is used to identify the dominant set of parameters that impact the bandwidth frequency of the pump. In conclusion, it is shown that, by far, the greatest impact on the bandwidth frequency may be achieved by reducing the swept volume of the control actuator and by increasing the flow capacity of the control valve. DEWEY : 553 ISSN : 0022-0434 En ligne : http://asmedl.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JDSMAA000133000006 [...]

Pressure transient flow forces for hydraulic spool valves / Manring, Noah D. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 134 N° 3 (Mai 2012) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 134 N° 3 (Mai 2012) . - 05 p. Titre : Pressure transient flow forces for hydraulic spool valves Type de document : texte imprimé Auteurs : Manring, Noah D., Auteur ; Shusen Zhang, Auteur Année de publication : 2012 Article en page(s) : 05 p. Note générale : Dynamic systems Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Pressure  transient  flow  force  acting  Hydraulic  spool  valves Résumé : The objective of this paper is to experimentally investigate the significance of the pressure transient flow force acting on hydraulic spool valves. In the past, this flow force effect has been routinely neglected due to its assumed small size. Through analytical and experimental methods, this research shows that flow forces due to pressure transient effects can be comparable in magnitude to the steady flow forces acting on the valve and that the past tradition of neglecting this effect may not always be justified. The paper also shows that the traditional steady flow force model does a fairly good job predicting the steady flow forces on the valve, but more research must be done to develop a good model for pressure transient flow forces. DEWEY : 629.8 ISSN : 0022-0434 En ligne : http://asmedl.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JDSMAA000134000003 [...] [article] Pressure transient flow forces for hydraulic spool valves [texte imprimé] / Manring, Noah D., Auteur ; Shusen Zhang, Auteur . - 2012 . - 05 p. Dynamic systems Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 134 N° 3 (Mai 2012) . - 05 p. Mots-clés : Pressure  transient  flow  force  acting  Hydraulic  spool  valves Résumé : The objective of this paper is to experimentally investigate the significance of the pressure transient flow force acting on hydraulic spool valves. In the past, this flow force effect has been routinely neglected due to its assumed small size. Through analytical and experimental methods, this research shows that flow forces due to pressure transient effects can be comparable in magnitude to the steady flow forces acting on the valve and that the past tradition of neglecting this effect may not always be justified. The paper also shows that the traditional steady flow force model does a fairly good job predicting the steady flow forces on the valve, but more research must be done to develop a good model for pressure transient flow forces. DEWEY : 629.8 ISSN : 0022-0434 En ligne : http://asmedl.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JDSMAA000134000003 [...]

The Impact of Using a Secondary Swash-Plate Angle Within an Axial Piston Pump / Manring, Noah D. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 126 N° 1 (Mars 2004)

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 1 (Mars 2004) . - 65-74 p. Titre : The Impact of Using a Secondary Swash-Plate Angle Within an Axial Piston Pump Titre original : L'Impact d'Employer un Angle Secondaire de Plateau Oscillant dans une Pompe à Piston Axiale Type de document : texte imprimé Auteurs : Manring, Noah D., Auteur ; Zhilin, Dong, Auteur Article en page(s) : 65-74 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : PLateau  oscillant  Pompe  à  piston  axiale  Analyse  d'angle  secondaire  Pression  de  vitesse  Pression  de  décharge  de  pompe  Commande  de  la  pompe Index. décimale : 629.8 Résumé : In this paper, the control and containment forces acting on the swash plate of an axial-piston pump are examined. The most novel aspect of this research is that it includes the analysis of a secondary swash-plate angle that is occasionally used in aerospace pump applications. From a practical standpoint, swash-plate control and containment devices take on many different designs; however, they must all resist the same essential moments and forces that attempt to dislocate the swash plate from its proper position. By considering the basic machine design without its control and containment mechanisms, this work generally derives the needed forces and moments for insuring proper swash plate motion and thereby gives the designer of these machines a useful tool for designing control and containment devices of any type. In this research, the dynamic characteristics of the control and containment forces are studied by deriving instantaneous and average equations of motion for the swash plate. Results from this analysis are generated by holding the pump speed and discharge pressure constant, and by prescribing a typical second-order response for the primary swash plate angle. In conclusion, it is shown that the primary advantage of implementing a secondary swash-plate angle is that it can be used to reduce the overall control effort of the pump. Disadvantages of using the secondary swash-plate angle are associated with additional containment requirements for the swash plate. En cet article, les forces de commande et de retenue agissant du plateau oscillant d'une pompe à piston axiale sont examinées. Plus l'aspect de roman de cette recherche est qu'il inclut l'analyse d'un angle secondaire de plateau oscillant qui est de temps en temps employé dans les applications aérospatiales de pompe. D'un point de vue pratique, les dispositifs de commande de swash-plate et de retenue prennent beaucoup de différentes conceptions ; cependant, ils doivent tout résister aux mêmes moments et forces essentiels qui essayent de disloquer le plateau oscillant de son position appropriée. En considérant la conception de base de machine sans ses mécanismes de commande et de retenue, ce travail dérive généralement les forces et les moments nécessaires pour assurer le mouvement approprié de plateau oscillant et donne de ce fait au concepteur de ces machines un outil utile pour concevoir des dispositifs de commande et de retenue de n'importe quel type. Dans cette recherche, les caractéristiques dynamiques des forces de commande et de retenue sont étudiées en dérivant des équations instantanées et moyennes de mouvement pour le plateau oscillant. Des résultats de cette analyse sont produits en tenant la constante de pression de vitesse et de décharge de pompe, et en prescrivant une réponse typique du second degré pour l'angle primaire de plateau oscillant. En conclusion, on lui montre que l'avantage primaire de mettre en application un angle secondaire de plateau oscillant est qu'il peut être employé pour réduire l'effort global de commande de la pompe. Des inconvénients d'employer l'angle secondaire de swash-plate sont associés aux conditions additionnelles de retenue pour le plateau oscillant. [article] The Impact of Using a Secondary Swash-Plate Angle Within an Axial Piston Pump = L'Impact d'Employer un Angle Secondaire de Plateau Oscillant dans une Pompe à Piston Axiale [texte imprimé] / Manring, Noah D., Auteur ; Zhilin, Dong, Auteur . - 65-74 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 1 (Mars 2004) . - 65-74 p. Mots-clés : PLateau  oscillant  Pompe  à  piston  axiale  Analyse  d'angle  secondaire  Pression  de  vitesse  Pression  de  décharge  de  pompe  Commande  de  la  pompe Index. décimale : 629.8 Résumé : In this paper, the control and containment forces acting on the swash plate of an axial-piston pump are examined. The most novel aspect of this research is that it includes the analysis of a secondary swash-plate angle that is occasionally used in aerospace pump applications. From a practical standpoint, swash-plate control and containment devices take on many different designs; however, they must all resist the same essential moments and forces that attempt to dislocate the swash plate from its proper position. By considering the basic machine design without its control and containment mechanisms, this work generally derives the needed forces and moments for insuring proper swash plate motion and thereby gives the designer of these machines a useful tool for designing control and containment devices of any type. In this research, the dynamic characteristics of the control and containment forces are studied by deriving instantaneous and average equations of motion for the swash plate. Results from this analysis are generated by holding the pump speed and discharge pressure constant, and by prescribing a typical second-order response for the primary swash plate angle. In conclusion, it is shown that the primary advantage of implementing a secondary swash-plate angle is that it can be used to reduce the overall control effort of the pump. Disadvantages of using the secondary swash-plate angle are associated with additional containment requirements for the swash plate. En cet article, les forces de commande et de retenue agissant du plateau oscillant d'une pompe à piston axiale sont examinées. Plus l'aspect de roman de cette recherche est qu'il inclut l'analyse d'un angle secondaire de plateau oscillant qui est de temps en temps employé dans les applications aérospatiales de pompe. D'un point de vue pratique, les dispositifs de commande de swash-plate et de retenue prennent beaucoup de différentes conceptions ; cependant, ils doivent tout résister aux mêmes moments et forces essentiels qui essayent de disloquer le plateau oscillant de son position appropriée. En considérant la conception de base de machine sans ses mécanismes de commande et de retenue, ce travail dérive généralement les forces et les moments nécessaires pour assurer le mouvement approprié de plateau oscillant et donne de ce fait au concepteur de ces machines un outil utile pour concevoir des dispositifs de commande et de retenue de n'importe quel type. Dans cette recherche, les caractéristiques dynamiques des forces de commande et de retenue sont étudiées en dérivant des équations instantanées et moyennes de mouvement pour le plateau oscillant. Des résultats de cette analyse sont produits en tenant la constante de pression de vitesse et de décharge de pompe, et en prescrivant une réponse typique du second degré pour l'angle primaire de plateau oscillant. En conclusion, on lui montre que l'avantage primaire de mettre en application un angle secondaire de plateau oscillant est qu'il peut être employé pour réduire l'effort global de commande de la pompe. Des inconvénients d'employer l'angle secondaire de swash-plate sont associés aux conditions additionnelles de retenue pour le plateau oscillant.

The Shaft Torque of a Tandem Axial-Piston Pump / Manring, Noah D. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 129 N° 3 (Mai 2007)

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 129 N° 3 (Mai 2007) . - 367-371 p. Titre : The Shaft Torque of a Tandem Axial-Piston Pump Titre original : Le couple d'axe d'une pompe axiale tandem Type de document : texte imprimé Auteurs : Manring, Noah D., Auteur ; Mehta, Viral S., Auteur ; Raab, Frank J. ; Graf, Kevin J., Auteur Article en page(s) : 367-371 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Pompe  axiale  tandem  Ondulation  de  couple  Vibration Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : The objective of this study is to identify the best indexed position of two rotating groups within a tandem axial-piston pump for attenuating the torque ripple amplitude that is exerted on the shaft. By attenuating the torque ripple characteristics of the pump, other vibration aspects of the machine are also expected to be reduced. In particular, the objectives of this paper are aimed at reducing the noise that is generated by the pump. This paper begins by considering the theoretical torque ripple that is created by the discrete pumping elements of a single rotating group within an axial piston machine. From this analysis, an equation is produced that describes a single pulse for the torque ripple as a function of the average torque and the total number of pistons that are used within the rotating group. By superposing another rotating group on top of the first, and by indexing the angular position of one rotating group relative to the other, a second equation is produced for describing the theoretical torque ripple of a tandem pump design. This equation is also a function of the average shaft torque and the total number of pistons that are used within a single rotating group; however, an additional parameter known as the index angle also appears in this result. This index angle is shown to amplify or attenuate the amplitude of the torque ripple depending upon its value. From these results, it is shown that a proper selection of the index angle can reduce the torque ripple amplitude by as much as 75%. L'objectif de cette étude est d'identifier la meilleure position classée de deux groupes tournants dans une pompe axiale tandem pour atténuer l'amplitude d'ondulation de couple qui est exercée sur l'axe. En atténuant les caractéristiques d'ondulation de couple de la pompe, on s'attend à ce qu'également d'autres aspects de vibration de la machine soient réduits. En particulier, les objectifs de cet article sont visés réduisant le bruit qui est produit par la pompe. Cet article commence en considérant l'ondulation théorique de couple qui est créée par les éléments de pompage discrets d'un seul groupe tournant dans une machine axiale. À partir de cette analyse, on produit une équation qui décrit une impulsion simple pour l'ondulation de couple en fonction du couple moyen et de tout le nombre de pistons qui sont employés chez le groupe tournant. Par superposing un autre groupe tournant sur le premier, et en classant la position angulaire d'un groupe tournant relativement à l'autre, une deuxième équation est produite pour décrire l'ondulation théorique de couple d'une conception tandem de pompe. Cette équation est également une fonction du couple moyen d'axe et de tout le nombre de pistons qui sont employés chez un seul groupe tournant ; cependant, un paramètre additionnel connu sous le nom d'angle d'index apparaît également dans ce résultat. Cet angle d'index est montré pour amplifier ou atténuer l'amplitude de l'ondulation de couple dépendant de sa valeur. De ces résultats, on lui montre qu'un choix approprié de l'angle d'index peut réduire l'amplitude d'ondulation de couple près pas moins de 75%. DEWEY : 629.8 ISSN : 0022-0434 RAMEAU : Pompes--Ralentisseurs (sécurité routière)-- Vibrations [article] The Shaft Torque of a Tandem Axial-Piston Pump = Le couple d'axe d'une pompe axiale tandem [texte imprimé] / Manring, Noah D., Auteur ; Mehta, Viral S., Auteur ; Raab, Frank J. ; Graf, Kevin J., Auteur . - 367-371 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 129 N° 3 (Mai 2007) . - 367-371 p. Mots-clés : Pompe  axiale  tandem  Ondulation  de  couple  Vibration Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : The objective of this study is to identify the best indexed position of two rotating groups within a tandem axial-piston pump for attenuating the torque ripple amplitude that is exerted on the shaft. By attenuating the torque ripple characteristics of the pump, other vibration aspects of the machine are also expected to be reduced. In particular, the objectives of this paper are aimed at reducing the noise that is generated by the pump. This paper begins by considering the theoretical torque ripple that is created by the discrete pumping elements of a single rotating group within an axial piston machine. From this analysis, an equation is produced that describes a single pulse for the torque ripple as a function of the average torque and the total number of pistons that are used within the rotating group. By superposing another rotating group on top of the first, and by indexing the angular position of one rotating group relative to the other, a second equation is produced for describing the theoretical torque ripple of a tandem pump design. This equation is also a function of the average shaft torque and the total number of pistons that are used within a single rotating group; however, an additional parameter known as the index angle also appears in this result. This index angle is shown to amplify or attenuate the amplitude of the torque ripple depending upon its value. From these results, it is shown that a proper selection of the index angle can reduce the torque ripple amplitude by as much as 75%. L'objectif de cette étude est d'identifier la meilleure position classée de deux groupes tournants dans une pompe axiale tandem pour atténuer l'amplitude d'ondulation de couple qui est exercée sur l'axe. En atténuant les caractéristiques d'ondulation de couple de la pompe, on s'attend à ce qu'également d'autres aspects de vibration de la machine soient réduits. En particulier, les objectifs de cet article sont visés réduisant le bruit qui est produit par la pompe. Cet article commence en considérant l'ondulation théorique de couple qui est créée par les éléments de pompage discrets d'un seul groupe tournant dans une machine axiale. À partir de cette analyse, on produit une équation qui décrit une impulsion simple pour l'ondulation de couple en fonction du couple moyen et de tout le nombre de pistons qui sont employés chez le groupe tournant. Par superposing un autre groupe tournant sur le premier, et en classant la position angulaire d'un groupe tournant relativement à l'autre, une deuxième équation est produite pour décrire l'ondulation théorique de couple d'une conception tandem de pompe. Cette équation est également une fonction du couple moyen d'axe et de tout le nombre de pistons qui sont employés chez un seul groupe tournant ; cependant, un paramètre additionnel connu sous le nom d'angle d'index apparaît également dans ce résultat. Cet angle d'index est montré pour amplifier ou atténuer l'amplitude de l'ondulation de couple dépendant de sa valeur. De ces résultats, on lui montre qu'un choix approprié de l'angle d'index peut réduire l'amplitude d'ondulation de couple près pas moins de 75%. DEWEY : 629.8 ISSN : 0022-0434 RAMEAU : Pompes--Ralentisseurs (sécurité routière)-- Vibrations