Cylinder Cushion
Демпфер в гидравлических цилиндрах
Описание
Блок Cylinder Cushion моделирует демпфер гидроцилиндра, устройство, которое замедляет движение штока гидроцилиндра в конце хода путем ограничения скорости потока жидкости, оставляя полость цилиндра. Рисунок показывает типичную конфигурацию гидродемпфера [1].
Когда поршень движется к дну цилиндра (на рисунке - налево), демпфирующий стержень входит полость дна цилиндра и создает дополнительное сопротивление жидкости, вытесняемой из полости. Профиль демпфирующего стержня определяет необходимое замедление. Достигнув дна цилиндра, жидкости истекает через зазор между демпфирующим стержнем и отверстием гидродемпфера через дренажный клапан с постоянной площадью поперечного сечения. Запорный клапан, расположенный между емкостями, позволяет свободное течение жидкости в поршневую камеру для свободного отхода поршня из крайнего положения.
Блок реализован как структурная модель, которая наследует свойства устройства амортизации, как показано на этой схеме.
Блок Переменное Отверстие представляет зазор переменного сечения между демпфером и полостью в торцевой крышке с учетом механообработки. Интерполяционная таблица блока Переменное Отверстие реализует отношение между площадью отверстия и ходом поршня. Блоки Фиксированное Отверстие и Запорный Клапан моделируют демпфирующий клапан и запорный клапан, установленный между полостями. Гидромеханический Конвертер представляет собой плунжер, образованный демпфером и полостью. Блок Идеальный Датчик Поступательного Движения контролирует ход поршня и передает его (с рассчитанным начальным положением поршня) блоку Переменное Отверстие. Имена, присвоенные вложенным блокам в модели, показаны в круглых скобках.
Блок разрабатывает эффект демпфирования для скорости потока жидкости от порта B до порта А. Запорный клапан в блоке ориентирован от порта A до порта B.
Можно использовать этот блок с любым из блоков гидроцилиндров в библиотеке, для моделирования цилиндров двойного или одностороннего действия с эффектом демпфирования. Следующая схема показывает модель двустороннего гидравлического цилиндра с демпфером, созданной из блока Гидравлического Цилиндра Двойного Действия и двух блоков Демпфера Гидроцилиндра.
Можно настроить эффект демпфирования путем изменения площади постоянного отверстия и профиля демпфирующего стержня (переменное отверстие). Определите профиль при помощи одномерной интерполяционной таблицы зависимости площади отверстия от хода поршня. Следующие рисунки показывают типовую настройку цилиндра двойного действия с двусторонним демпфированием, подобной модели, показанной на схеме выше.
Чтобы гарантировать демпфирование с обеих сторон поршня, установите переменную площадь отверстия левого демпфера (AL) и правый демпфер (AR), похожий на показанный на рисунке профиль. Точка начала графика расположена в положении, где поршень касается дна. Если цилиндр действует в обратном направлении, ход поршня отрицателен, и необходимо сделать уточнение профиля в четвертом квадранте.
Следующий рисунок демонстрирует типовую схему движения цилиндра с двусторонним демпфированием.
Демпферы обеспечивают замедление на уровне ~10 мм перед дном цилиндра. Ход поршня составляет 10 см, начальное положение поршня составляет 0,04 м. Рисунок показывает графики скорости (желтая линия) и перемещения (пурпурная линия).
Связи A и B являются гидравлическими портами, сопоставленными с устройством гидравлический вход и выход. R связи является портом механической передачи, который соединяется со штоком гидроцилиндра. C связи является портом механической передачи, который соединяет с цилиндром зажимную структуру.
Порты
Сохранение
развернуть все
A
— Цилиндр вставляется
изотермическая жидкость
Гидравлический порт, соединенный с входным отверстием цилиндра.
B
— Цилиндрический выход
изотермическая жидкость
Гидравлический порт соединения с выходным отверстием цилиндра.
R
— Стержень
изотермическая жидкость
Порт механического привода, соединенный со штоком цилиндра.
C
— Механическая ссылка
изотермическая жидкость
Порт механического привода, соединенный с корпусом цилиндра.
Параметры
развернуть все
Демпфирующий поршень
Cushion piston area
— Площадь поперечного сечения
1e-4
м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Добавление демпфера к поршню преобразует исходный цилиндр в два цилиндра, жестко соединенные и действующие параллельно, с общей эффективной площадью, равной площади базового поршня перед сложением. Это наборы параметров область демпфирующего поршня, который является площадью торцевой поверхности демпфирующего стержня.
Piston initial displacement
— Поршневое смещение начальной буквы от ограничителя А
0
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Расстояние между поршнем гидроцилиндра и ограничителем А в начале симуляции. Значение по умолчанию 0
, который соответствует полностью сложенному положению поршня.
Piston orientation
— Поршневое направление перемещения
Acts in positive direction
(значение по умолчанию) | Acts in negative direction
Направление движения поршня относительно глобального положительного направления. Поскольку демпфирующий поршень является частью поршня гидроцилиндра, его ориентация должна совпасть с ориентацией базового поршня в стороне, к которой присоединен демпфер. Подобно модели гидроцилиндра, если давление, приложенное к порту А, порождает силу в обратном направлении, устанавливает параметр на Acts in negative direction
.
Постоянное Отверстие
Fixed orifice area
— Перекрестная частная открытая область
1e-6
м^2 (значение по умолчанию)
Площадь фиксированного отверстия установлена между камерами демпферов.
Fixed orifice flow discharge coefficient
— Коэффициент расхода для фиксированного отверстия
0.7
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Полуэмпирический коэффициент, который используется в расчете скорости потока жидкости через фиксированное отверстие.
Fixed orifice critical Reynolds number
— Число Рейнольдса перехода для фиксированных отверстий
10
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения через фиксированное отверстие. Переход от ламинарного к турбулентному режиму, как предполагается, происходит, 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.
Отверстие переменного сечения
Tabulated piston displacements
— Перемещение поршня для табличной параметризации площади постоянного отверстия
[-2, 10, 11, 89, 90, 102]
мм (значение по умолчанию) |
Вектор из входных значений для хода поршня в виде одномерного массива. 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. Значения Tabulated piston displacements используются вместе со значениями Tabulated orifice area для одномерного поиска по таблице. По причине жестких упоров для остановки поршня поршень может переместиться меньше или больше табличного значения. Это - хорошая практика с учетом поршневой деформации, и обеспечьте ход поршня вне идеальной штриховой области значений, чтобы избежать экстраполяции.
Tabulated orifice area
— Площадь постоянного отверстия для табличной параметризации площади постоянного отверстия
[.004, .006, 9, 9, 9, 9]
см^2 (значение по умолчанию)
Вектор из площадей постоянного отверстия в виде одномерного массива. Вектор должен быть одного размера с вектором хода поршня. Все значения должны быть положительными.
Variable orifice interpolation method
— Табличная интерполяция
Linear
(значение по умолчанию) | Smooth
Выберите 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 эффективность.
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).
Variable orifice extrapolation method
— Табличная экстраполяция
Linear
(значение по умолчанию) | Nearest
Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение найдется 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).
Variable orifice flow discharge coefficient
— Коэффициент расхода для отверстий переменного сечения
0.7
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Полуэмпирический коэффициент, который используется в расчете скорости потока жидкости через отверстие переменного сечения.
Variable orifice critical Reynolds number
— Число Рейнольдса перехода для отверстий переменного сечения
10
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения через отверстие переменного сечения. 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.
Variable orifice leakage area
— Открытая область, когда отверстие находится в положении полностью закрытого отверстия
1e-12
м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. Основная цель параметра состоит в том, чтобы обеспечить вычислительную целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после того, как клапан будет полностью закрыт. Значение параметров должно быть больше 0.
Запорный клапан
Check valve maximum area
— Максимум открывает область
1e-4
м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Максимальная площадь поперечного проходного сечения клапана. Значением по умолчанию является 1e-4
м^2.
Check valve cracking pressure
— Пороговое рабочее давление
0.5e5
Па (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Уровень давления, на котором отверстие клапана начинает открываться.
Check valve full opening pressure
— Давление, которое полностью открывает клапан
1.5e5
Па (значение по умолчанию)
Перепад давления на клапане, необходимом для полного открытия клапана. Его значение должно быть выше, чем давления открытия.
Check valve flow discharge coefficient
— Коэффициент расхода
0.7
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Полуэмпирический коэффициент, который используется в расчете скорости потока жидкости через запорный клапан.
Check valve critical Reynolds number
— Число Рейнольдса перехода для потоков запорного клапана
10
(значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения через запорный клапан. Переход от ламинарного к турбулентному режиму принят, чтобы произойти, когда число Рейнольдса достигает этого значения.
Check valve leakage area
— Открытая область, когда клапан полностью закрывается
1e-12
м^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина
Общая площадь возможных утечек при полностью закрытом клапане. Основная цель параметра состоит в том, чтобы обеспечить вычислительную целостность схемы путем препятствования фрагменту системы то, чтобы быть изолированным после того, как клапан будет полностью закрыт. Значение параметров должно быть больше 0.
Ссылки
[1] Ронер, P. Промышленное Гидравлическое Управление. Четвертый выпуск. Брисбен: John Wiley & Sons, 1995.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.
Введенный в R2013b