Основная функция распределительных клапанов в гидравлических системах должна направить и распределить поток между потребителями. Насколько моделирование клапана затронуто, клапаны классифицируются следующими основными характеристиками:
Количество внешних путей (соединяющий порты) — Односторонний, двухсторонний, с тремя путями, с четырьмя путями, несколько-путей
Количество положений, которые поршень управления клапана может принять — Двухпозиционный, трехпозиционный, несколько позиционные, непрерывные (может принять любое положение в рабочем диапазоне),
Тип поршня управления — Золотник, тарелка, двигая плоский золотник, и так далее
Как пример, следующий рисунок показывает фрагмент гидравлической системы с 3-позиционным распределительным клапаном с 4 путями, управляющим гидроцилиндром двойного действия, рядом с его принципиальной схемой.
В библиотеках Simscape™ Fluids™ Гидравлических (изотермическая жидкость), порты идентифицированы со следующими символами:
P — порт Pressure
T Возвратите (бак) порт
A, порты B — Actuator
X, y Порты управления или порты управления
Распределительные клапаны с 4 путями доступны в нескольких настройках, в зависимости от подключений порта в трех отличительных положениях клапана: крайний левый, нейтральный, и самый правый. Каждая настройка характеризуется количеством отверстий переменного сечения, способ, которым отверстия соединяются, и начальные открытия отверстий. Десять блоков распределительного клапана с 4 путями в библиотеках Simscape Fluids представляют двадцать самых типичных настроек клапана. Настройки, которые отличаются только значениями начальных открытий, охвачены той же моделью.
Основной блок 4-Way Directional Valve позволяет вам модель одиннадцать самых популярных настроек путем изменения начальных открытий отверстий, как показано в следующей таблице.
Основные настройки распределительного клапана с 4 путями
| Нет | Настройка | Начальные открытия |
|---|---|---|
| 1 |
| Все четыре отверстия перекрываются в нейтральном положении:
|
| 2 |
| Все четыре отверстия открыты (underlapped) в нейтральном положении:
|
| 3 |
| Отверстия
|
| 4 |
| Отверстия
|
| 5 |
| Отверстия
|
| 6 |
| Отверстие
|
| 7 |
| Отверстие
|
| 8 |
| Отверстия
|
| 9 |
| Отверстие
|
| 10 |
| Отверстие
|
| 11 |
| Отверстия
|
Другие девять настроек покрыты остающимися блоками распределительного клапана с 4 путями (Через K), как показано в следующей таблице.
Другие блоки распределительного клапана с 4 путями
| Имя блока | Настройка | Описание |
|---|---|---|
Распределительный клапан с 4 путями A |
| Содержит два дополнительных обычно открытых, последовательно расположенных отверстия. Смещение клапана налево или к праву закрывает путь к баку. |
Распределительный клапан с 4 путями B |
| Порты P и A постоянно соединяются через фиксированное отверстие. Отверстия |
Распределительный клапан с 4 путями C |
| Порты P и B постоянно соединяются через фиксированное отверстие. Отверстия |
Распределительный клапан с 4 путями D |
| Два отверстия установлены в ссылке P-A. Порт А никогда не соединяется с портом T. |
Распределительный клапан с 4 путями E |
| Два отверстия установлены в ссылке P-B. Порт B никогда не соединяется с портом T. |
Распределительный клапан с 4 путями F |
| Два параллельных отверстия в руке P-A и два серийных отверстия в руке A-T. |
Распределительный клапан с 4 путями G |
| Два параллельных отверстия в руке P-B и два серийных отверстия в руке B-T. |
Распределительный клапан с 4 путями H |
| Два параллельных отверстия в руке P-B и два серийных отверстия в руке P-T. |
Распределительный клапан с 4 путями K |
| Два параллельных отверстия в руке P-A и два серийных отверстия в руке P-T. |
Библиотека Directional Valves предлагает несколько предварительно созданных моделей распределительного клапана. Как обозначено в их описаниях, все они - симметричные, непрерывные клапаны. Другими словами, поршень управления при и клапанах с 6 путями с 4 путями, с 3 путями, с 2 путями может принять любое положение, которым управляет порт S физического сигнала. Клапаны симметричны в этом все отверстия, из которых создается клапан, имеют тот же тип и размер. Единственной возможной разницей между отверстиями является начальное открытие отверстий.
Эти настройки покрывают существенный фрагмент реальных клапанов, но семейство распределительных клапанов так разнообразно, что делает практически невозможным иметь модель библиотеки для каждого члена. Вместо этого библиотеки Simscape Fluids предлагают набор базовых блоков, который является достаточно всесторонним, чтобы создать модель для любой действительной настройки. В этом разделе описываются правила создавания пользовательской модели распределительного клапана.
Все модели распределительного клапана созданы отверстий переменного сечения. В библиотеках Simscape Fluids следующие модели отверстия переменного сечения доступны:
Чтобы упростить путь, отверстия переменного сечения объединены в модели, их мгновенное открытие вычисляется таким же образом для всех типов отверстий. Открытие отверстия всегда вычисляется в направлении, золотник или любой другой поршень управления, открывает отверстие. Другими словами, положительное значение открытия соответствует открытому отверстию, в то время как отрицательная величина обозначает перекрытый или закрытый, отверстие. Источник всегда соответствует положению нулевой полировки, когда ребро поршня управления совпадает с ребром отверстия. На рисунке ниже, источники отмечены 0 для отверстия с переменной областью круглые отверстия (схематичный слева) и для отверстия с переменным пазом (схематичный справа). x стрела обозначает направление, в котором открытие отверстия измеряется в обоих случаях.
Мгновенное значение открытия отверстия определяется как
где
h | Мгновенное открытие отверстия. |
x0 | Начальное открытие. Начальное вводное значение положительно для первоначально открытого (underlapped) отверстия и отрицательный для перекрывающихся отверстий. |
xsp | Золотник (или другой поршень управления) смещение от исходного положения, которое управляет отверстием. |
or | Индикатор ориентации отверстия. Переменная принимает +1 значение, если смещение золотника в глобальном положительном направлении открывает отверстие, и-1, если положительное движение уменьшает открытие. |
Количество отверстий переменного сечения и способа, которым они соединяются, определяется проектом клапана. Обычно, модель клапана подражает физическому размещению реального клапана. Рисунок ниже показов пример клапана с 4 путями, его символа и эквивалентной схемы его модели Simscape Fluids.
Клапан с 4 путями в его самой простой форме создается из четырех отверстий переменного сечения. В эквивалентной схеме их называют P_A, P_B, A_T, и B_T. Блок Variable Orifice, который является самой типовой моделью отверстия переменного сечения в библиотеках Simscape Fluids, используется в этом конкретном примере. Можно использовать любые другие блоки отверстия переменного сечения, если проект реального клапана использует настройку, поддержанную моделью запаса, такой как отверстие с круглыми отверстиями или прямоугольными отверстиями, тарелкой, мячом или иглой. В общем случае все отверстия в модели могут быть симулированы с различными блоками или с тем же блоком, но с различным способом параметризации. Например, два отверстия могут быть представлены их характеристиками потока давления, в то время как два других могут быть симулированы с заданной таблицей опцией изменения области (для получения дополнительной информации смотрите страницу с описанием блока Variable Orifice).
Следующий пример показывает другую настройку распределительного клапана с 4 путями. Этот клапан разгружает насос в нейтральном положении и требует шести блоков отверстия переменного сечения. Отверстие с Переменной областью Круглые блоки Отверстий использовалось в качестве отверстия переменного сечения в этой модели. Порт T1 соответствует промежуточной точке между портами P и T.
Наконец, давайте рассмотрим более комплексный пример распределительного клапана. Фигура ниже базовых элементов показов передней гидравлической системы загрузчика. И лифтом и наклонными цилиндрами управляют пользовательские 3-позиционные, клапаны с 5 путями, разработанные для этого конкретного приложения. Клапаны спроектированы таким способом, которым производительность насоса отклонена к баку (разгруженному), если обоими цилиндрами управляют быть в нейтральном положении. Насос отключается от бака, если любой из этих двух распределительных клапанов смещен от нейтрального положения.
Чтобы разработать модель, физическая версия клапана должна быть создана сначала. Следующий рисунок показывает одну из возможных настроек клапана.
Модель Simscape Fluids, показанная ниже, является точной копией физической настройки клапана.
Все отверстия в модели закрываются (перекрытые) в нейтральном положении клапана, кроме отверстий P_T1_1 и P_T1_2. Эти два отверстия должны быть установлены открытые до степени, которая позволяет производительности насоса быть разряженной при низком давлении.
