Переменное отверстие между поршнем и пластиной портирования
Насосы и двигатели
Портирование пластины является основным элементом машин осевого поршня. Его цель состоит в том, чтобы обеспечить связь между поршнями и портами насоса во время ротора, или блоком двигателя, вращением. Пластина портирования оборудована двумя слотами, имеющими форму полумесяца, один из которых соединяется с портом потребления, в то время как другой направлен к выходному отверстию. Поршни несут вдоль слотов пластины портирования, таким образом периодически соединяя поршень или с потреблением или с выходным отверстием машины.
Предыдущая схема показывает машину осевого поршня с пятью поршнями, где:
Портирование пластины
Ротор
Поршень
Ведущий вал
Плескайте пластину
Во время вращения ротора каждый поршень соединяется с одним из слотов портирования. Эти поршневые связи, смоделированные как переменные отверстия, отражаются в схематической модели поршня, показанного на следующем рисунке.
Блок Porting Plate Variable Orifice является моделью переменного отверстия, созданного между поршневой камерой и слотом на пластине портирования. Два блока Отверстия Переменной Пластины Портирования необходимы в модели поршня, чтобы моделировать связь с потреблением и выходным отверстием, соответственно.
Схему вычисления отверстия переменной пластины портирования показывают на следующем рисунке.
Модель принимает, что слот переключен углом переноса давления ψ от контрольной точки в направлении вращения отверстия. Обычно r / R ≤ ψ ≤ 3 · r / R, где r является радиусом отверстия и R, является поршневым радиусом подачи. Небольшой слот перехода треугольной формы помещается в начале крупнейшего слота, чтобы избежать внезапного изменения давления. Чтобы избежать прямой связи между потреблением и слотами выброса, угол слота перехода, θ должен быть меньше, чем ψ – r / R. Область слота перехода принята, чтобы линейно зависеть от угла поворота и охарактеризована его максимальной областью. Существует шесть отличительных углов, задающих отношение между углом поворота γ и открытием отверстия, как перечислено в следующей таблице.
| Нет | Номенклатура | Значение | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | γ1 | ψ – θ – r / R | Открытие слота перехода запускается. |
| 2 | γ2 | ψ – r / R | Открытие крупнейшего слота запускается. Отверстие связывается со слотом перехода. |
| 3 | γ3 | ψ + r / R | Крупнейший слот полное открытие запускается. |
| 4 | γ4 | ψ + r / R + 0.01 | Концы слота перехода. |
| 5 | γ5 | π – 2 · r / R | Крупнейший слот полные вводные концы. |
| 6 | γ6 | π | Главные концы открытия слота. |
Переменное отверстие полностью открыто в α 0 областей
ψ + r / R ≤ γ ≤ π – 2 · r / R
где γ является углом поворота.
Область отверстия вычисляется со следующими уравнениями:
где
| A | Область Orifice |
| TR A | Область максимума слота перехода |
| Утечка A | Закрытая область утечки отверстия |
После того, как область была определена, скорость потока жидкости через отверстие вычисляется со следующими уравнениями:
где
| q | Скорость потока жидкости |
| p | Перепад давления |
| p A, p B | Манометрические давления в распределительных коробках |
| CD | Коэффициент выброса потока |
| D H | Отверстие гидравлический диаметр |
| ρ | Жидкая плотность |
| ν | Жидкая кинематическая вязкость |
| p cr | Минимальное давление для турбулентного течения |
| Re cr | Критическое число Рейнольдса |
Модель блока Porting Plate Variable Orifice является по существу стандартным блоком, предназначенным для использования в различных поршневых машинах. Модель составляет режим потока путем вычисления числа Рейнольдса и сравнения его с его критическим значением. Никакие инерционные эффекты не рассматриваются в модели.
Связи A и B являются гидравлическими портами сохранения, сопоставленными с входным отверстием и выходом отверстия. Связь G является портом физического сигнала, сопоставленным с входным сигналом для угла блока двигателя. Входной сигнал в порте G обработан как угол в радианах, поэтому важно, чтобы входной сигнал, представляющий угловое смещение, остался в рамках диапазона от 0 до 2π. Порт Connect G к выходному порту блока Angle Sensor, чтобы удовлетворить это требование.
Скорость потока жидкости рассматривается положительной, если она вытекает к B. В исходном положении отверстие принято, чтобы быть переключенным углом переноса давления от слота. Когда блок вращается в положительном направлении, отверстие начинает открываться. Чтобы отрегулировать исходное положение отверстия относительно слота, используйте параметр Phase angle.
Модель составляет вязкое трение в контакте поршневой пластины.
Никакие инерционные эффекты не рассматриваются.
Пластина угловые смещения считается маленькой.
Соединение между поршнем и пластиной постоянно поддерживает контакт между поршнем и пластиной.
Радиус круга подачи, где поршни расположены. Параметр должен быть больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 0.05 m.
Диаметр отверстия в нижней части поршневой камеры. Параметр должен быть больше, чем нуль. Значением по умолчанию является 0.005 m.
Угол, введенный между к слоту и отверстию, чтобы избежать резкого изменения давления и утечки уменьшения. Этим углом является отмеченный ψ в предыдущей схеме вычисления. Углом, как ожидают, будет в области значений r / R ≤ ψ ≤ 3 · r / R, где r является радиусом отверстия и R, является поршневым радиусом подачи. Значение по умолчанию является радом 0.06.
Этот параметр устанавливает угловое положение начальной буквы отверстия относительно слота. Значением по умолчанию является 0, что означает, что отверстие переключено углом переноса давления от слота.
Угол, покрытый небольшим, слотом перехода треугольной формы, помещенным перед крупнейшим слотом, чтобы избежать внезапного изменения давления, как показано в предыдущей схеме вычисления. Чтобы избежать прямой связи между потреблением и слотами выброса, угол слота перехода, θ должен быть меньше, чем ψ – r / R. Значение по умолчанию является радом 0.01.
Максимальная площадь поперечного сечения слота перехода. Область слота принята, чтобы линейно зависеть от угла поворота и достигает своего максимума, когда отверстие приближается к крупнейшему слоту. Значением по умолчанию является 1e-6 m.
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 0.6.
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, который соответствует круглому отверстию в тонком материале с резким краем.
Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. Основная цель параметра состоит в том, чтобы поддержать числовую целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после того, как клапан будет полностью закрыт. Значение параметров должно быть больше, чем 0. Значением по умолчанию является 1e-9 m^2.
Параметры, определенные типом рабочей жидкости:
Fluid density
Fluid kinematic viscosity
Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать жидкие свойства.
Блок имеет следующие порты:
AГидравлический порт сохранения сопоставлен с входным отверстием отверстия.
BГидравлический порт сохранения сопоставлен с выходом отверстия.
GВходной порт физического сигнала, который передает угловое положение отверстия к блоку. Сигнал применился к порту, обработан как угол, в радианах, и должен быть в области значений между 0 и 2π.
Гидравлический Насос Осевого Поршня с Обнаруживающим Загрузку и Ограничивающим Давление примером Управления моделирует тестовую буровую установку, разработанную, чтобы исследовать взаимодействие между насосом осевого поршня и типичным блоком управления, одновременно выполняя обнаруживающие загрузку и ограничивающие давление функции. Чтобы гарантировать требуемую точность, модель насоса должна составлять такие функции как взаимодействие между поршнями, пластиной плеска и пластиной портирования, которая заставляет создавать подробную модель насоса.