Двигатель переменного смещения (TL)

Переменное смещение двунаправленный тепловой жидкий двигатель

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Тепловая Жидкость / Pumps & Motors

Описание

Блок Variable-Displacement Motor представляет устройство, которое извлекает степень от тепловой жидкой сети и поставляет ее механической вращательной сети. Моторное смещение отличается во время симуляции согласно входу физического сигнала, заданному в порте D.

Порты A и B представляют моторные входные отверстия. Порты R и C представляют вал электропривода и случай. Во время нормального функционирования перепад давления от порта A до порта B вызывает положительную скорость потока жидкости от порта A до порта B и положительного вращения вала двигателя относительно моторного случая. Этот режим работы упомянут здесь как прямой двигатель.

Режимы работы

В общей сложности четыре режима работы возможны. Рабочий режим зависит от перепада давления от порта A до порта B (Δp) на угловой скорости в порте R относительно порта C (ω), и на мгновенном смещении компонента (D). Фигура Режимов работы сопоставляет режимы с октантами графика Δp-ω-D. Режимы маркированы 1–4:

Режим 1: передайте двигатель — положительный перепад давления генерирует положительный вал угловая скорость.
Режим 2: противоположный насос — отрицательный вал угловая скорость генерирует отрицательное усиление давления (показанный в фигуре как положительный перепад давления).
Режим 3: противоположный двигатель — отрицательный перепад давления генерирует отрицательный вал угловая скорость.
Режим 4: передайте насос — положительный вал, угловая скорость генерирует положительное усиление давления (показанный в фигуре как отрицательный перепад давления).

Время отклика двигателя рассматривается незначительным по сравнению со временем отклика системы. Двигатель принят, чтобы достигнуть устойчивого состояния почти мгновенно и обработан как квазиустойчивый компонент.

Блокируйте параметризация потерь и варианты

Модель электродвигателя составляет потери мощности из-за утечки и трения. Утечка является внутренней и происходит между моторным входным отверстием 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.

Скорость потока жидкости и управляющий крутящим моментом

Массовая скорость потока жидкости, сгенерированная в двигателе,

$\dot{m} = {\dot{m}}_{Идеал} + {\dot{m}}_{Утечка},$

где:

$\dot{m}$ фактическая массовая скорость потока жидкости.
${\dot{m}}_{Идеал}$ идеальная массовая скорость потока жидкости.
${\dot{m}}_{Утечка}$ внутренняя утечка mas скорость потока жидкости.

Крутящий момент, сгенерированный в двигателе,

$τ = τ_{Идеал} - τ_{Трение},$

где:

τ является фактическим крутящим моментом.
_Идеал τ является идеальным крутящим моментом.
_Трение τ является крутящим моментом трения.

Идеальная скорость потока жидкости и идеальный крутящий момент

Идеальная массовая скорость потока жидкости

${\dot{m}}_{Идеал} = ρ D_{Находившийся} ω,$

и идеал сгенерированный крутящий момент

$τ_{Идеал} = D_{Находившийся} Δ p,$

где:

ρ является средним значением жидкой плотности в тепловых жидких портах A и B.
D _{Находился}, сглаживавшее смещение, вычисленное, чтобы удалить числовые разрывы между отрицательными и прямыми вытеснениями.
ω является валом угловая скорость.
Δp является перепадом давления от входного отверстия до выхода.

Смещение насыщения задано как:

$D_{Находившийся} = {\begin{array}{l} \sqrt{D^{2} + D_{'Порог'}^{2}}, & D \geq 0 \\ - \sqrt{D^{2} + D_{'Порог'}^{2}}, & D < 0 \end{array} .$

где:

D является смещением, заданным в порте D физического сигнала.
_Порог D является заданным значением параметров блоков Displacement threshold for motor-pump transition.

Уровень утечки и крутящий момент трения

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

${\dot{m}}_{Утечка} = \frac{K_{HP} ρ_{В среднем} Δ p}{μ_{В среднем}},$

и крутящий момент трения

$τ_{Трение} = (τ_{0} + K_{TP} | Δ p | \frac{| D_{Находившийся} |}{D_{Имя}} tanh \frac{4 ω}{(5 e - 5) ω_{Имя}}),$

где:

K _HP является коэффициентом Хагена-Poiseuille для пластинчатых потоков канала. Этот коэффициент вычисляется из заданных номинальных параметров.
μ является динамической вязкостью тепловой жидкости, взятой здесь в качестве среднего значения ее значений в тепловых жидких портах.
_TP K является заданным значением параметров блоков Friction torque vs pressure drop coefficient.
_Имя D является заданным значением параметров блоков Nominal Displacement.
τ ₀ является заданным значением параметров блоков No-load torque.
_Имя ω является заданным значением параметров блоков Nominal shaft angular velocity.

Коэффициент Хагена-Poiseuille определяется от номинальных жидких и параметров компонента до уравнения

$K_{HP} = \frac{D_{Находившийся} ω_{Имя} μ_{Имя} (\frac{1}{η_{v, Имя}} - 1)}{Δ p_{Имя}},$

где:

_Имя ω является заданным значением параметра Nominal shaft angular velocity. Это - угловая скорость, в которой задана номинальная объемная эффективность.
_Имя μ является заданным значением параметров блоков Nominal Dynamic viscosity. Это - динамическая вязкость, в которой задана номинальная объемная эффективность.
_Имя Δp является заданным значением параметров блоков Nominal pressure drop. 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

${\dot{m}}_{Утечка} = {\dot{m}}_{Утечка, Двигатель} \frac{(1 + α)}{2} + {\dot{m}}_{Просочитесь, Насос} \frac{(1 - α)}{2},$

и крутящий момент трения

$τ_{Трение} = τ_{Трение, Двигатель} \frac{1 + α}{2} + τ_{Трение, Насос} \frac{1 - α}{2},$

где:

α является числовым параметром сглаживания для перехода моторного насоса.
${\dot{m}}_{Утечка, Двигатель}$ уровень утечки в моторном режиме.
${\dot{m}}_{Просочитесь, Насос}$ уровень утечки в режиме насоса.
_Трение τ_{, Двигатель} является крутящим моментом трения в моторном режиме.
_Трение τ_{, Насос} является крутящим моментом трения в режиме насоса.

Параметр сглаживания α дан гиперболической функцией

$α = tanh (\frac{4 Δ p}{Δ p_{'Порог'}}) \cdot tanh (\frac{4 ω}{ω_{'Порог'}}) \cdot \tanh (\frac{4 D}{D_{'Порог'}}),$

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.
_Порог D является заданным значением параметров блоков Angular velocity threshold for motor-pump transition.

Уровень утечки вычисляется от объемной эффективности, количество, которое задано в сведенной в таблицу форме по Δp –ɷ–D область через параметры блоков Volumetric efficiency table. При работе в моторном режиме (квадранты 1 и 3 Δp –ɷ–D график, показанный в фигуре Режимов работы), уровень утечки:

${\dot{m}}_{Утечка, Двигатель} = (1 - η_{v}) \dot{m},$

то, где η _v является объемной эффективностью, получило или интерполяцией или экстраполяцией сведенных в таблицу данных. Точно так же при работе в режиме насоса (квадранты 2 и 4 Δp –ɷ–D график), уровень утечки:

${\dot{m}}_{Просочитесь, Насос} = - (1 - η_{v}) {\dot{m}}_{Идеал} .$

Крутящий момент трения так же вычисляется от механической эффективности, количество, которое задано в сведенной в таблицу форме по Δp –ɷ–D область через параметры блоков Mechanical efficiency table. При работе в моторном режиме (квадранты 1 и 3 Δp –ɷ–D график):

$τ_{Трение, Двигатель} = (1 - η_{m}) τ_{Идеал},$

то, где η _m является механической эффективностью, получило или интерполяцией или экстраполяцией сведенных в таблицу данных. Точно так же при работе в режиме насоса (квадранты 2 и 4 Δp –ɷ–D график):

$τ_{Трение, Насос} = - (1 - η_{m}) τ .$

Случай 3: потеря 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 losses, утечка (объемная) скорость потока жидкости задана непосредственно в сведенной в таблицу форме по Δp –ɷ–D область:

$q_{Утечка} = q_{Утечка} (Δ p, ω, D_{Находившийся}) .$

Массовая скорость потока жидкости из-за утечки вычисляется от объемного расхода:

${\dot{m}}_{Утечка} = ρ q_{Утечка} .$

Крутящий момент трения так же задан в сведенной в таблицу форме:

$τ_{Трение} = τ_{Трение} (Δ p, ω, D_{Находившийся}),$

где _Утечка q (Δp, ω) и _Трение τ (Δp, ω) является объемными и механическими потерями, полученными посредством интерполяции или экстраполяции сведенных в таблицу данных, заданных через параметры блоков Mechanical loss table и Volumetric loss table.

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.

Эффективность задана как положительные количества со значением между нулем и один. Входные значения за пределами этих границ установлены равные связанному самому близкому (нуль для входных параметров, меньших, чем нуль, один для входных параметров, больше, чем один). Другими словами, сигналы эффективности насыщаются в нуле и один.

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.

Знаки входных параметров проигнорированы. Блок устанавливает знаки автоматически от условий работы, установленных во время симуляции — более точно от Δp –ɷ квадрант, в котором компонент, оказывается, действует. Другими словами, ли вход положителен, или отрицательный не важно блоку.

Предположения

Жидкая сжимаемость незначительна.
Загружая на вале двигателя из-за инерции, трение и пружинные силы незначительны.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`D` Объем смещения, `cm^3/rev`
физический сигнал

Входной порт физического сигнала для объема жидкости перемещен на модульное вращение. Функция сглаживания упрощает переход между положительными и отрицательными входными значениями.

`EV` — Объемная эффективность, безразмерная
физический сигнал

Входной порт физического сигнала для объемного коэффициента эффективности. Входной сигнал имеет верхнюю границу в значении параметров Maximum volumetric efficiency и нижнюю границу в значении параметров Minimum volumetric efficiency.

Зависимости

Этот порт представлен только, когда вариант блока установлен в Input efficiencies.

`EM` — Механическая эффективность, безразмерная
физический сигнал

Входной порт физического сигнала для механического коэффициента эффективности. Входной сигнал имеет верхнюю границу в значении параметров Maximum mechanical efficiency и нижнюю границу в значении параметров Minimum mechanical efficiency.

Зависимости

Этот порт представлен только, когда вариант блока установлен в Input efficiencies.

`LV` — Объемная потеря, `m^3/s`
физический сигнал

Входной порт физического сигнала за объемную потерю, заданную как внутренний уровень утечки между моторными входными отверстиями.

Зависимости

Этот порт представлен только, когда вариант блока установлен в Input losses.

`LM` — Механическая потеря, `N*m`
физический сигнал

Входной порт физического сигнала за механическую потерю, заданную как крутящий момент трения на вращающемся вале двигателя.

Зависимости

Этот порт представлен только, когда вариант блока установлен в Input losses.

Сохранение

развернуть все

`A` Моторное входное отверстие
тепловая жидкость

Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий моторное входное отверстие.

`B` Моторный выход
тепловая жидкость

Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий моторный выход.

`C` Моторный случай
вращательное механическое устройство

Механический вращательный порт сохранения, представляющий моторный случай.

`R` Вал двигателя
вращательное механическое устройство

Механический вращательный порт сохранения, представляющий вращательный вал двигателя.

Параметры

развернуть все

Представленные параметры блоков зависят от активного варианта блока. Смотрите Варианты Блока и Параметризацию Потерь.

Различный 1: `Analytical or tabulated data`

`Leakage and friction parameterization` — Параметризация раньше вычисляла уровень утечки и крутящий момент трения
`Analytical` (значение по умолчанию) | `Tabulated data — volumetric and mechanical efficiencies` | `Tabulated data — volumetric and mechanical losses`

Параметризация раньше вычисляла скорость потока и потери крутящего момента из-за внутренних утечек и трения. Параметризация Analytical полагается на номинальные параметры, общедоступные из таблиц данных компонента. Остающееся, табличное, опции полагаются на интерполяционные таблицы, чтобы сопоставить перепад давления, угловую скорость и смещение к эффективности компонента или потерям.

`Nominal displacement` — Смещение, в котором можно задать объемную эффективность
`30 cm^3/rev` (значение по умолчанию) | скаляр с модулями объема/угла

Жидкое смещение, в котором известна объемная эффективность компонента. Номинальные параметры обычно публикуются для стандартных условий работы в таблицах данных производителя. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить, с помощью простых линейных функций, уровня утечки и крутящего момента трения.