Porting Plate Variable Orifice

Переменное отверстие между поршнем и распределительным диском

Библиотека

Насосы и двигатели

  • Porting Plate Variable Orifice block

Описание

Распределительный диск является ключевым элементом аксиально-поршневых машин. Его цель - обеспечить связь между поршнями и портами насоса во время вращения ротора или блока цилиндров. Распределительный диск оборудован двумя слотами, имеющими форму полумесяца, один из которых соединяется с портом всасывания, другой соединен с выходным отверстием. Поршни перемещаются вдоль прорезей распределительного диска, таким образом, периодически соединяя поршневые полости с входным или выходным отверстиями машины.

Предыдущий рисунок показывает аксиально-поршневую с пятью поршнями, где:

  1. Распределительный диск

  2. Ротор

  3. Поршень

  4. Ведущий вал

  5. Наклонный диск

Во время вращения ротора каждый поршень соединяется с одним из пазов портирования. Эти поршневые связи, смоделированные как отверстия переменного сечения, отражаются в схематической модели поршня, показанного на следующем рисунке.

Блок Porting Plate Variable Orifice является моделью отверстия переменного сечения, созданного между поршневой камерой и пазом на распределительном диске. Два блока Porting Plate Variable Orifice необходимы в модели поршня, чтобы симулировать связь с входным и выходным отверстием, соответственно.

Схема вычисления площади переменногоотверстия распределительного диска показана на следующем рисунке.

В модели принимается, что паз смещен углом переноса давления ψ от контрольной точки в направлении вращения отверстия. Обычно r / Rψ ≤ 3 · r / R, где r является радиусом отверстия и R, является радиусом разноски поршней. Маленький переходный паз треугольной формы помещается в начале большего паза, чтобы избежать внезапного скачка давления. Чтобы избежать непосредственного соединения зон всасывания и нагнетания, угол перехода паза, θ должен быть меньше ψr / R. Площадь переходного паза принята, чтобы быть линейно зависимой от угла поворота и охарактеризована его максимальной площадью. Существует шесть отличительных углов, задающих отношение между углом поворота γ и открытием отверстия, как перечислено в следующей таблице.

НетНоменклатураЗначениеОписание
1γ1ψθ – r / R Открытие переходного паза запускается.
2γ2ψr / R Открытие большего паза запускается. Отверстие связывается с переходным пазом.
3γ3ψ + r / R Больший паз полное открытие запускается.
4γ4ψ + r / R + 0.01Концы переходного паза.
5γ5π – 2 · r / R Больший паз полные вводные концы.
6γ6πКонцы открытия большего паза.

Отверстие переменного сечения полностью открыто в α 0 областей

ψ + r / Rγ ≤ π – 2 · r / R

где γ является углом поворота.

Площадь отверстия вычисляется следующими уравнениями:

A=Aleakдля γ6 < γ <= γ1A=G(γγ1)+Aleakдля γ1 < γ <= γ2A=Atr+r2(βsinβ)+Aleakдля γ2 < γ <= γ3A=Atr(1100(γγ3))+πr2+Aleakдля γ3 < γ <= γ4A=πr2+Aleakдля γ4 < γ <= γ5A=r2(βsinβ)+Aleakдля γ5 < γ <= γ6

β={2αcos(R/rsin(0.5(γ3γ)))для γ2 < γ <= γ32αcos(R/rsin(0.5(2r/R+γπ)))для γ5 < γ <= γ6 

где

AПлощадь постоянного отверстия
TR AМаксимальная площадь переходного паза
Утечка AЗакрытая область утечки отверстия

После того, как область была определена, скорость потока жидкости через отверстие вычисляется следующими уравнениями:

q=CDA2ρp(p2+pcr2)1/4

Δp=pApB,

pcr=ρ2(RecrνCDDH)2

DH=4Aπ

где

qСкорость потока жидкости
pПерепад давления
p A, p BАбсолютные давления в распределительных коробках
CDКоэффициент расхода потока
D HГидравлический диаметр отверстия
ρПлотность жидкости
νЖидкая кинематическая вязкость
p crМинимальное давление турбулентного течения
Re crКритическое число Рейнольдса

Модель блока Porting Plate Variable Orifice является по существу базовым блоком, предназначенным для использования в различных поршневых машинах. Модель составляет режим течения 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, сопоставленными с входом 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 течет от А к B. В исходном положении отверстие принято смещенным на угол передачи давления из паза. Когда блок вращается в положительном направлении, отверстие начинает открываться. Чтобы настроить начальное положение отверстия относительно паза, используйте параметр Phase angle.

Основные допущения и ограничения

  • Модель рассчитывает вязкое трение в контакте поршень - диск.

  • Никакие инерционные эффекты не рассматриваются.

  • Угловые смещения диска принимаются малыми.

  • Соединение между поршнем и пластиной постоянно обеспечивает контакт поршня с диском.

Параметры

Piston pitch radius

Радиус круга подачи, где поршни расположены. Параметр должен быть больше нуля. Значением по умолчанию является 0.05 m.

Orifice diameter

Диаметр отверстия в нижней части поршневой камеры. Параметр должен быть больше нуля. Значением по умолчанию является 0.005 m.

Pressure carryover angle

Угол, введенный между пазом и отверстием, чтобы избежать резкого скачка давления и уменьшения перетечек. Этим углом является отмеченный ψ в расчетной схеме выше. Углом, как ожидают, будет в области значений r / Rψ ≤ 3 · r / R, где r является радиусом отверстия и R, является радиусом разноски поршней. Значением по умолчанию является 0.06 рад.

Phase angle

Это наборы параметров начальное угловое положение отверстия относительно паза. Значение по умолчанию 0, что означает, что отверстие смещено на угол передачи давления из паза.

Transition slot angle

Угол, охватывающий небольшой переходный паз треугольной формы помещенный перед большим пазом, чтобы избежать внезапного скачка давления, как показано в расчетной схеме выше. Чтобы избежать непосредственного соединения зон всасывания и нагнетания, угол перехода паза, θ должен быть меньше ψr / R. Значением по умолчанию является 0.01 рад.

Transition slot maximum area

Максимальная площадь поперечного сечения переходного паза. Площадь паза принимается линейно зависящей от угла поворота и достигает своего максимума, когда отверстие приближается к большему пазу. Значением по умолчанию является 1e-6 m.

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 0.6.

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, который соответствует круглому отверстию в тонком материале с резким краем.

Leakage area

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. Значением по умолчанию является 1e-9 м^2.

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:

A

Гидравлический порт сопоставлен с входом отверстия.

B

Гидравлический порт сопоставлен с выходом отверстия.

G

Входной порт физического сигнала, который передает угловое положение отверстия с блоком. Сигнал применился к порту, обработан как угол, в радианах, и должен быть в области значений между 0 и 2π.

Примеры

Гидравлический Насос Осевого Поршня с Обнаруживающим Загрузку и Ограничивающим Давление примером Управления моделирует тестовую буровую установку, спроектированную, 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, наклонным диском и распределительным диском, который заставляет создавать подробную модель насоса.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

|

Введенный в R2011a
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте