Уравновесьте клапан

Гидравлический клапан противовеса

Библиотека

Клапаны контроля потока

Описание

Уравновесьте клапаны, используются в гидравлических системах, работающих с переопределением (побега), или приостановил загрузку. Они разработаны, чтобы создать противодавление в возвратной линии привода, чтобы предотвратить теряющий контроль над загрузкой. Следующий рисунок показывает схематичный клапан противовеса.

Если распределительный клапан (не показанный в изображении) переключен в положение, которое понижает загрузку, то жидкость от камеры стержня цилиндра может выйти, только если давление в порте P (экспериментальное давление) и порте L (давление загрузки) создает достаточно силы, чтобы преодолеть пружинную силу и открыть клапан. В помехах клапан описан с уравнением

F_{0} + c \cdot x = p_{p i l o t} \cdot A_{p i l o t} + p_{l o a d} \cdot A_{l o a d} - p_{b a c k} \cdot A_{b a c k}

(1)

где

F ₀	Установка Spring
c	Коэффициент упругости
x	Открытие клапана
_Пилот p	Экспериментальное давление (давление в порте P)
_{Загрузка} p	Загрузите давление (давление в порте L)
p _назад	Противодавление (давление в порте B возврата)
_Пилот A	Клапан эффективная область в экспериментальном порте P
_{Загрузка} A	Клапан эффективная область в порте L загрузки
A _назад	Клапан эффективная область в порте B возврата

Уравновесьте клапан, классифицированный типом, внутренне внешне ведомый клапан, потому что и экспериментальное давление и давление загрузки имеют тенденцию открывать клапан. После незначительных перестановок уравнение 1 принимает форму

p_{s e t} + c_{p} \cdot x = p_{p i l o t} \cdot k_{p i l o t} + p_{l o a d} - p_{b a c k} \cdot k_{b a c k}

(2)

$\begin{array}{l} p_{s e t} = F_{0} / A_{l o a d} \\ c_{p} = c / A_{l o a d} \\ k_{p i l o t} = A_{p i l o t} / A_{l o a d} \\ k_{b a c k} = A_{b a c k} / A_{l o a d} \end{array}$

где

p _{установлен}	Установка давления клапана
c _p	Жесткость давления Spring (Pa/m)
x	Открытие клапана
_Пилот k	Экспериментальное отношение
k _назад	Отношение противодавления

Смещение клапана определяется от уравнения 2

x = \frac{p_{p i l o t} \cdot k_{p i l o t} + p_{l o a d} - p_{b a c k} \cdot k_{b a c k} - p_{s e t}}{c_{p}}

(3)

$0 \leq x \leq x_{m a x}$

где x _макс. является максимальным смещением клапана.

Блок Counterbalance Valve может быть представлен как следующая структурная модель.

Датчики давления измеряют давление в соответствующих портах и передают их значения блоку Fcn, который, вместе с блоком PS Saturation, выполняет вычисления в соответствии с уравнением 3. Смещение клапана передается через блок задержки первого порядка, созданный из PS Вычитают, Усиление PS и блоки Интегратора PS, чтобы составлять динамику клапана. Усиление блока PS Gain установлено в 1/T, где T является временной константой. Переменные блоки Отверстия и Запорного клапана моделируют отверстие клапана противовеса и запорный клапан. В фактической модели блока Counterbalance Valve операции, выполняемые датчиками и блоком Fcn, выполняются в разделе уравнения блока.

Блок Counterbalance Valve является по существу основанной на таблице данных моделью. В зависимости от данных, перечисленных в каталогах производителя или таблицах данных для вашего конкретного клапана, можно выбрать одну из следующих образцовых опций параметризации:

By maximum area and opening — Используйте эту опцию, если таблица данных обеспечивает только область максимума отверстия и штрих максимума участника управления.
By area vs. opening table — Используйте эту опцию, если каталог или таблица данных предоставляют таблицу области прохода отверстия на основе перемещения участника управления.

В последнем случае блок PS Saturation в структурной модели заменяется блоком PS Lookup Table (1D), и можно выбрать из трех интерполяций и двух методов экстраполяции.

Связи L и B являются гидравлическими портами сохранения, сопоставленными с загрузкой и портами противодавления клапана. Гидравлический порт P сохранения сопоставлен с экспериментальным портом. Блок положительное направление от порта L до порта B. Положительное давление в порте P открывает клапан.

Предположения и ограничения

Движущие силы клапана аппроксимированы путем представления задержки первого порядка между датчиками давления, и переменное отверстие управляют членским перемещением.

Инерция, трение или гидравлические силы, действующие на участника управления клапаном, не учтены.

Вкладка основных параметров

Valve pressure setting: Параметр задает давление в порте L, необходимом, чтобы начать открывать клапан. Установкой управляют с пружиной клапана. Значением по умолчанию является 50e5 Pa.
Valve spring stiffness: Жесткость давления пружины клапана c _p. Значением по умолчанию является 1e8 Pa/m.
Pilot ratio: Отношение между эффективными областями участника управления стоит в экспериментальной камере и в камере загрузки. Это - одна из основных характеристик клапана в каталоге или таблице данных. Значением по умолчанию является 3.
Backpressure ratio: Отношение между эффективной областью участника управления, на которого противодавление действует, и область клапана камеры загрузки. Существует большое разнообразие клапанов противовеса с компенсированным или частично компенсированным противодавлением. Параметр может принять нулевое значение, если клапан полностью компенсируется. Значением по умолчанию является 4.
Time constant: Движущие силы клапана аппроксимированы с задержкой первого порядка. Этот параметр является временной константой задержки. Значением по умолчанию является 0.06 s.
Leakage area: Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии и запорном клапане. Основная цель параметра состоит в том, чтобы поддержать числовую целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после отверстия, или запорный клапан полностью закрывается. Значение параметров должно быть больше, чем 0. Значением по умолчанию является 1e-9 m^2.

Переменная вкладка отверстия

Variable orifice parameterization

Выберите один из следующих методов для определения отверстия:

By maximum area and opening — Обеспечьте значения для максимальной области отверстия и максимального открытия отверстия. Область прохода линейно зависит от перемещения участника управления, то есть, отверстие закрывается в исходном положении участника управления (нулевое смещение), и максимальное открытие происходит в максимальном смещении. Это - метод по умолчанию.
By area vs. opening table — Обеспечьте сведенные в таблицу данные открытий отверстия и соответствующих областей отверстия. Область прохода определяется одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.

Orifice maximum area

Задайте область полностью открытого отверстия. Значение параметров должно быть больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 8e-5 m^2. Этот параметр используется, если Variable orifice parameterization установлен в By maximum area and opening.

Orifice maximum opening

Задайте максимальное перемещение участника управления. Значение параметров должно быть больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 5e-4 m. Этот параметр используется, если Variable orifice parameterization установлен в By maximum area and opening.

Orifice flow discharge coefficient

Полуэмпирический параметр для полной характеристики отверстия. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия, и обычно обеспечивается в таблицах данных производителя или учебниках. Значением по умолчанию является 0.7.

Orifice laminar transition specification

Выберите как переходы блока между пластинчатыми и бурными режимами:

Pressure ratio — Переход от пластинчатого до бурного режима сглажен и зависит от значения параметра Orifice laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую робастность симуляции.
Reynolds number — Переход от пластинчатого до бурного режима принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Orifice critical Reynolds number.

Orifice laminar flow pressure ratio

Отношение давления, в который переходы потока между пластинчатыми и бурными режимами. Значением по умолчанию является 0.999. Этот параметр видим, только если параметр Orifice laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Orifice critical Reynolds number

Максимальное число Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от отверстия геометрический профиль. Можно найти рекомендации на значении параметров в учебниках по гидравлике. Значением по умолчанию является 12. Этот параметр видим, только если параметр Orifice laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Tabulated orifice openings

Задайте вектор входных значений для открытий отверстия как одномерный массив. Вектор входных значений должен строго увеличиваться. Значения могут быть неоднородно расположены с интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо обеспечить по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сглаженной интерполяции. Значениями по умолчанию, в метрах, является [-2e-3,0,5e-3,15e-3]. Этот параметр используется, если Variable orifice parameterization установлен в By area vs. opening table. значения Tabulated orifice openings будут использоваться вместе со значениями Tabulated orifice area для одномерного поиска по таблице.

Tabulated orifice area

Задайте вектор областей отверстия как одномерный массив. Вектор должен быть одного размера как вектор открытий отверстия. Все значения должны быть положительными. Значениями по умолчанию, в m^2, является [1e-12,4e-12,1.e-5,1.02e-5]. Этот параметр используется, если Variable orifice parameterization установлен в By area vs. opening table.

Interpolation method

Этот параметр используется, если Variable orifice parameterization установлен в By area vs. opening table. Выберите один из следующих методов интерполяции для приближения выходного значения, когда входное значение будет между двумя последовательными узлами решетки:

Linear — Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую производительность.
Smooth — Выберите эту опцию, чтобы произвести непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Extrapolation method

Этот параметр используется, если Variable orifice parameterization установлен в By area vs. opening table. Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение будет вне области значений, заданной в списке аргументов:

Linear — Выберите эту опцию, чтобы произвести кривую с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на контуре с областью интерполяции.
Самый близкий Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выходит за предел самой высокой точки в данных или ниже самой низкой точки в данных.

Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (1D).

Вкладка запорного клапана

Check valve maximum passage area

Площадь поперечного сечения максимума прохода клапана. Значением по умолчанию является 1e-4 m^2.

Check valve cracking pressure

Уровень давления, на котором отверстие клапана начинает открываться. Значением по умолчанию является 3e4 Pa.

Check valve maximum opening pressure

Перепад давления через клапан, необходимый к полностью открытому клапан. Его значение должно быть выше, чем раскалывающееся давление. Значением по умолчанию является 1.2e5 Pa.

Check valve flow discharge coefficient

Полуэмпирический параметр для характеристики мощности клапана. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия, и обычно обеспечивается в таблицах данных производителя или учебниках. Значением по умолчанию является 0.7.

Check valve laminar transition specification

Выберите как переходы блока между пластинчатыми и бурными режимами:

Pressure ratio — Переход от пластинчатого до бурного режима сглажен и зависит от значения параметра Check valve laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую робастность симуляции.
Reynolds number — Переход от пластинчатого до бурного режима принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Check valve critical Reynolds number.

Check valve laminar flow pressure ratio

Отношение давления, в который переходы потока между пластинчатыми и бурными режимами. Значением по умолчанию является 0.999. Этот параметр видим, только если параметр Check valve laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Check valve critical Reynolds number

Максимальное число Рейнольдса для ламинарного течения. Переход от пластинчатого до бурного режима принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает этого значения. Значение параметра зависит от отверстия геометрический профиль. Можно найти рекомендации на значении параметров в учебниках по гидравлике. Значением по умолчанию является 12. Этот параметр видим, только если параметр Check valve laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Ограниченные параметры

Глобальные параметры

Параметры, определенные типом рабочей жидкости:

Fluid density
Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать жидкие свойства.

Порты

Блок имеет следующие порты:

P: Гидравлический порт сохранения сопоставлен с пилотом клапана порт.
L: Гидравлический порт сохранения, сопоставленный с клапаном, загружает порт.
B: Гидравлический порт сохранения сопоставлен с портом противодавления клапана.

Примеры

Гидравлический Привод с примером Клапана Противовеса иллюстрирует использование клапана противовеса, чтобы сбалансировать загрузку цилиндра двойного действия, которым управляет открыто-центральный распределительный клапан с 4 путями.

Документация

Уравновесьте клапан

Библиотека

Описание

Предположения и ограничения

Параметры

Вкладка основных параметров

Переменная вкладка отверстия

Вкладка запорного клапана

Глобальные параметры

Порты

Примеры

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Представленный в R2012b

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Уравновесьте клапан

Библиотека

Описание

Предположения и ограничения

Параметры

Вкладка основных параметров

Переменная вкладка отверстия

Вкладка запорного клапана

Глобальные параметры

Порты

Примеры

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Представленный в R2012b

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.