Устройство преобразования механического устройства к гидравлической мощности
Simscape / Жидкости / Гидравлика (Изотермическая) / Насосы и Двигатели
Блок Fixed-Displacement Pump представляет устройство, которое извлекает степень от механической вращательной сети и поставляет ее гидравлическому (изотермическая жидкость) сеть. Смещение насоса фиксируется в постоянном значении, которое вы задаете через параметр Displacement.
Порты T и P представляют входные отверстия насоса. Порт S представляет карданный вал насоса. Во время нормального функционирования усиление давления от порта T до порта P положительно, если угловая скорость в порте S положительна также. Этот режим работы упомянут здесь как прямой насос.
Режимы работы
В общей сложности четыре режима работы возможны. Рабочий режим зависит от усиления давления от порта T до порта P (Δp) и на угловой скорости в порте S (ω). Фигура Режимов работы сопоставляет режимы с квадрантами графика Δp-ω. Режимы маркированы 1–4:
Режим 1: передайте насос — положительный вал, угловая скорость генерирует положительное усиление давления.
Режим 2: противоположный двигатель — отрицательный перепад давления (показанный в фигуре как положительное усиление давления) генерирует отрицательный вал угловая скорость.
Режим 3: противоположный насос — отрицательный вал угловая скорость генерирует отрицательное усиление давления.
Режим 4: передайте двигатель — положительный перепад давления (показанный в фигуре как отрицательное усиление давления) генерирует положительный вал угловая скорость.
Время отклика насоса рассматривается незначительным по сравнению со временем отклика системы. Насос принят, чтобы достигнуть устойчивого состояния почти мгновенно и обработан как квазиустойчивый компонент.
Модель насоса составляет потери мощности из-за утечки и трения. Утечка является внутренней и происходит между входным отверстием насоса и выходом только. Блок вычисляет уровень утечки и крутящий момент трения с помощью выбора пяти параметризации потерь. Вы выбираете блок использования параметризации варианты и, в случае Analytical or tabulated data
, параметре Friction and leakage parameterization.
Параметризация потерь
Блок обеспечивает три варианта Simulink®, чтобы выбрать из. Чтобы изменить активный вариант блока, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Simscape> Block choices. Доступные варианты:
Analytical or tabulated data
— Получите механическую и объемную эффективность или потери от аналитических моделей на основе номинальных параметров или от сведенных в таблицу данных. Используйте параметр Friction and leakage parameterization, чтобы выбрать точный входной тип.
Input efficiencies
— Обеспечьте механическую и объемную эффективность непосредственно через входные порты физического сигнала.
Input losses
— Предоставьте механические и объемные потери непосредственно через входные порты физического сигнала. Механическая потеря задана как внутренний крутящий момент трения. Объемная потеря задана как внутренний уровень утечки.
Объемный расход, сгенерированный на заправке,
где:
q является сетевым объемным расходом.
Идеал q является идеальным объемным расходом.
Утечка q является внутренним объемным расходом утечки.
Ведущий крутящий момент, требуемый приводить в действие насос,
где:
τ является сетевым ведущим крутящим моментом.
Идеал τ является идеальным ведущим крутящим моментом.
Трение τ является крутящим моментом трения.
Идеальный объемный расход
и идеальный ведущий крутящий момент
где:
D является заданным значением параметров блоков Displacement.
ω является мгновенной угловой скоростью ротационного вала.
Δp является мгновенным усилением давления от входного отверстия до выхода.
Внутренний уровень утечки и вычисления крутящего момента трения зависят от выбранного варианта блока. Если вариантом блока является Analytical or tabulated data
, вычисления зависят также от установки параметра Leakage and friction parameterization. Существует пять возможных перестановок варианта блока и настройки параметризации.
Случай 1: аналитическое вычисление эффективности
Если активным вариантом блока является Analytical or tabulated data
, и параметр Leakage and friction parameterization устанавливается на Analytical
, уровень утечки
и крутящий момент трения
где:
K HP является коэффициентом Хагена-Poiseuille для пластинчатых потоков канала. Этот коэффициент вычисляется из заданных номинальных параметров.
TP K является заданным значением параметров блоков Friction torque vs pressure gain coefficient.
τ 0 является заданным значением параметров блоков No-load torque.
Порог ω является порогом угловая скорость для перехода моторного насоса. Порог угловая скорость внутренне часть набора заданного значения параметров блоков Nominal shaft angular velocity.
Коэффициент Хагена-Poiseuille определяется от номинальных жидких и параметров компонента до уравнения
где:
Имя ν является заданным значением параметров блоков Nominal kinematic viscosity. Это - кинематическая вязкость, в которой задана номинальная объемная эффективность.
Имя ρ является заданным значением параметров блоков Nominal fluid density. Это - плотность, в которой задана номинальная объемная эффективность.
Имя ω является заданным значением параметров блоков Nominal shaft angular velocity. Это - угловая скорость, в которой задана номинальная объемная эффективность.
ρ является фактической жидкой плотностью в присоединенном гидравлическом (изотермическая жидкость) сеть. Эта плотность может отличаться от заданного значения параметров блоков Nominal fluid density.
v является кинематической вязкостью жидкости, сопоставленной с жидкой сетью.
Имя Δp является заданным значением параметров блоков Nominal pressure gain. Это - перепад давления, при котором задана номинальная объемная эффективность.
η v, Имя является заданным значением параметров блоков Volumetric efficiency at nominal conditions. Это - объемная эффективность, соответствующая заданным номинальным условиям.
Случай 2: эффективность сведенные в таблицу данные
Если активным вариантом блока является Analytical or tabulated data
, и параметр Leakage and friction parameterization устанавливается на Tabulated data — volumetric and mechanical efficiencies
, уровень утечки
и крутящий момент трения
где:
α является числовым параметром сглаживания для перехода насоса насоса.
Утечка q, Насос является уровнем утечки в режиме насоса.
Утечка q, Двигатель является уровнем утечки в моторном режиме.
Трение τ, Насос является крутящим моментом трения в режиме насоса.
Трение τ, Двигатель является крутящим моментом трения в моторном режиме.
Параметр сглаживания α дан гиперболической функцией
где:
Порог Δp является заданным значением параметров блоков Pressure drop threshold for motor-pump transition.
Порог ω является заданным значением параметров блоков Angular velocity threshold for motor-pump transition.
Уровень утечки вычисляется от сведенных в таблицу данных эффективности до уравнения
в режиме насоса и посредством уравнения
в моторном режиме, где:
η v является объемной эффективностью, полученной посредством интерполяции или экстраполяции данных о параметре Volumetric efficiency table, e_v(dp,w).
Точно так же крутящий момент трения вычисляется от сведенных в таблицу данных эффективности до уравнения
в режиме насоса и посредством уравнения
в моторном режиме, где:
η m является механической эффективностью, полученной посредством интерполяции или экстраполяции данных о параметре Mechanical efficiency table, e_m(dp,w).
Случай 3: потеря сведенные в таблицу данные
Analytical or tabulated data
, и параметр Leakage and friction parameterization устанавливается на Tabulated data — volumetric and mechanical losses
, уравнение скорости утечки
и уравнение крутящего момента трения
где Утечка q (Δp, ω) и Трение τ (Δp, ω) является объемными и механическими потерями, полученными посредством интерполяции или экстраполяции Volumetric loss table, q_loss(dp,w) и данных о параметре Mechanical loss table, torque_loss (dp,w).
Случай 4: входные параметры физического сигнала эффективности
Если активным вариантом блока является Input efficiencies
, уровень утечки и вычисления крутящего момента трения как описаны для сведенных в таблицу данных эффективности (случай 2). Объемные и механические интерполяционные таблицы эффективности заменяются входными параметрами физического сигнала, которые вы задаете через порты EV и EM.
Случай 5: входные параметры физического сигнала потерь
Если вариантом блока является Input losses
, уровень утечки и вычисления крутящего момента трения как описаны для сведенных в таблицу данных потери (случай 3). Объемные и механические интерполяционные таблицы потерь заменяются входными параметрами физического сигнала, которые вы задаете через порты LV и LM.
Если вариант блока установлен в Analytical or tabulated data
, можно построить разнообразие производительности, эффективности и кривых потерь от данных моделирования и параметров компонента. Используйте контекстно-зависимое меню блока, чтобы построить характеристические кривые. Щелкните правой кнопкой по блоку, чтобы открыть меню и выбрать Fluids> Plot characteristic. Тестовая обвязка открывается инструкциями относительно того, как сгенерировать кривые. Смотрите Насос и Моторные Характеристические Кривые.
Жидкая сжимаемость незначительна.
Загружая на вале насоса из-за инерции, трение и пружинные силы незначительны.
Двигатель фиксированного смещения | Двигатель фиксированного смещения (TL) | Насос фиксированного смещения (TL) | Двигатель переменного смещения | Насос переменного смещения