Counterbalance Valve

Гидравлический клапан противовеса

Библиотека

Клапаны контроля потока

Описание

Уравновесьте клапаны, используются в гидравлических системах, работающих с переопределением (побега), или приостановил загрузку. Они спроектированы, 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) смещен в положение, которое понижает загрузку, то жидкость от емкости стержня цилиндра может выйти, только если давление в порте P (экспериментальное давление) и порте L (давление загрузки) создает достаточно силы, чтобы преодолеть упругую силу и открыть клапан. В помехах клапан описан 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	Эффективная площадь клапана в экспериментальном порте P
_{Загрузка} A	Эффективная площадь клапана в порте L загрузки
A _назад	Эффективная площадь клапана 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 (Па/м)
x	Открытие клапана
_Пилот k	Экспериментальное отношение
k _назад	Отношение противодавления

Смещение клапана определяется из 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 Subtract, PS Gain, и блоков PS Integrator, чтобы составлять динамику клапана. Усиление блока PS Gain установлено в 1/T, где T является постоянной времени. Variable Orifice и блоки Check Valve симулируют 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 моделью, основанной на таблице данных. В зависимости от данных, перечисленных в каталогах производителя или таблицах данных для вашего конкретного клапана, можно выбрать одну из следующих опций модели параметризации:

By maximum area and opening — Используйте эту опцию, если таблица данных обеспечивает только максимальную площадь отверстия и диапазон максимума поршня управления.
By area vs. opening table — Используйте эту опцию, если каталог или таблица данных предоставляют таблицу области прохода отверстия на основе смещения поршня 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, сопоставленными с загрузкой и портами противодавления клапана. Гидравлический порт P сопоставлен с экспериментальным портом. Положительное направление блока 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 смещением поршня управления отверстия переменного сечения.

Инерция, трение или гидравлические силы, действующие на поршень управления клапана, 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 Па.
Valve spring stiffness: Жесткость давления пружины клапана c _p. Значением по умолчанию является 1e8 Па/м.
Pilot ratio: Отношение между эффективными площадями поршня управления стоит в экспериментальной емкости и в емкости загрузки. Это - одна из основных характеристик клапана в каталоге или таблице данных. Значением по умолчанию является 3.
Backpressure ratio: Отношение между эффективной площадью поршня управления, на который противодавление действует, и область клапана емкости 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 задержкой первого порядка. Этот параметр является постоянной времени 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 обеспечить вычислительную целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после отверстия, или запорный клапан полностью закрывается. Значение параметров должно быть больше 0. Значением по умолчанию является 1e-9 м^2.

Вкладка Переменное отверстие

Variable orifice parameterization

Выберите один из следующих методов для определения отверстия:

By maximum area and opening — Введите значения для максимальной площади постоянного отверстия и максимального открытия отверстия. Область прохода линейно зависима на смещении поршня управления, то есть, отверстие закрывается в исходном положении поршня управления (нулевое смещение), и максимальное открытие происходит в максимальном смещении. Это - метод по умолчанию.
By area vs. opening table — Введите таблицу данных открытий отверстия и соответствующих площадей постоянного отверстия. Область прохода определяется одномерным поиском по таблице. У вас есть выбор двух методов интерполяции и двух методов экстраполяции.

Orifice maximum area

Определите площадь полностью открытого отверстия. Значение параметров должно быть больше нуля. Значением по умолчанию является 8e-5 м^2. Этот параметр используется, если Variable orifice parameterization установлен в By maximum area and opening.

Orifice maximum opening

Определите максимальное перемещение поршня управления. Значение параметров должно быть больше нуля. 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 емкостной характеристики отверстия. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия, и обычно указывается в табличных данных производителя или учебниках. Значением по умолчанию является 0.7.

Orifice laminar transition specification

Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:

Pressure ratio — Переход от ламинарного к турбулентному режиму является гладким и зависит от значения параметра Orifice laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.
Reynolds number — Переход от ламинарного к турбулентному режиму принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Orifice critical Reynolds number.

Orifice laminar flow pressure ratio

Отношение давления, при котором происходит смена ламинарного на турбулентный режим течения. Значением по умолчанию является 0.999. Этот параметр отображается, только если параметр Orifice laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Orifice critical Reynolds number

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Можно найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках по гидравлике. Значением по умолчанию является 12. Этот параметр отображается, 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 расположены с неоднородными интервалами. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо ввести по крайней мере два значения для линейной интерполяции, по крайней мере три значения для сплайн-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 в одномерном поиске по таблице.

Tabulated orifice area

Задайте вектор площадей постоянного отверстия как одномерный массив. Вектор должен быть одного размера с вектором открытий отверстия. Все значения должны быть положительными. Значениями по умолчанию, в м^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 tableВыберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации итогового значения, когда исходное значение находится 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 диапазона, указанного в списке аргументов:

Linear — Выберите эту опцию, чтобы произвести линию, соединяющую соседние значения в области экстраполяции и за пределами с областью интерполяции.
Nearest — Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выше самой высокой или ниже самой низкой точки в области 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

Максимальная площадь поперечного проходного сечения клапана. Значением по умолчанию является 1e-4 м^2.

Check valve cracking pressure

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

Check valve maximum opening pressure

Перепад давления на клапане, необходимом для полного открытия клапана. Его значение должно быть выше, чем давления открытия. Значением по умолчанию является 1.2e5 Па.

Check valve flow discharge coefficient

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

Check valve laminar transition specification

Выберите для блока режим перехода между ламинарным и турбулентным течениями:

Pressure ratio — Переход от ламинарного к турбулентному режиму является гладким и зависит от значения параметра Check valve laminar flow pressure ratio. Этот метод обеспечивает лучшую сходимость моделирования.
Reynolds number — Переход от ламинарного к турбулентному режиму принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром Check valve critical Reynolds number.

Check valve laminar flow pressure ratio

Отношение давления, при котором происходит смена ламинарного на турбулентный режим течения. Значением по умолчанию является 0.999. Этот параметр отображается, только если параметр Check valve laminar transition specification устанавливается на Pressure ratio.

Check valve critical Reynolds number

Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Переход от ламинарного к турбулентному режиму принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает этого значения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Можно найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках по гидравлике. Значением по умолчанию является 12. Этот параметр отображается, только если параметр Check valve laminar transition specification устанавливается на Reynolds number.

Ограниченные параметры

Глобальные параметры

Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:

Fluid density
Fluid kinematic viscosity

Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы определить свойства жидкости.

Порты

Блок имеет следующие порты:

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

Примеры

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

Документация

Counterbalance Valve

Библиотека

Описание

Предположения и ограничения

Параметры

Вкладка основных параметров

Вкладка Переменное отверстие

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

Counterbalance Valve

Библиотека

Описание

Предположения и ограничения

Параметры

Вкладка основных параметров

Вкладка Переменное отверстие

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™.