Double-Acting Actuator (IL)

Линейное преобразование перепада давления к приведению в действие в изотермической жидкой системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Приводы

Описание

Блок Double-Acting Actuator (IL) моделирует линейное преобразование перепада давления между двумя емкостями к перемещению поршня. Поршневым приведением в действие управляет перепад давления, действующий на поршневую пластину, которая разделяет емкости. Движение поршня, когда это - близкое полное дополнительное или полное сокращение, ограничивается одной из трех моделей жесткого упора. Сжимаемость жидкости опционально моделируется в обеих поршневых камерах.

Порты A и B являются изотермическими жидкими входами. Порт C представляет преобразование регистра привода, в то время как поршневая скорость возвращена в порте R. Когда положение поршня вычисляется внутренне, сообщается в порте p, и когда положение установлено связью с соединением Simscape™ Multibody™, это получено как физический сигнал в порте p.

Можно задать направление перемещения поршня параметром Mechanical orientation. Если механическая ориентация установлена в Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, поршень расширяет, когда перепад давления p – p _B положителен. Если Mechanical orientation установлен в Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, поршень отрекается для положительного перепада давлений между жидкостью и газовыми камерами.

Смещение

Перемещение поршня измеряется как положение в порте R относительно порта C. Mechanical orientation идентифицирует направление перемещения поршня. Перемещение поршня нейтрально, или 0, когда емкость объем равна емкости мертвый объем. Когда смещение получено как вход, гарантируйте, что производная положения равна поршневой скорости. Это автоматически имеет место, когда вход получен от связи блока Translational Multibody Interface до соединения Simscape Multibody.

Модель жесткого упора

Чтобы избежать механического устройства повреждают на привод, когда оно полностью расширено или в убранном положении, привод обычно отображает нелинейное поведение, когда поршень приближается к этим пределам. Блок Double-Acting Actuator (IL) моделирует это поведение с выбором трех моделей жесткого упора, которые моделируют существенную податливость через систему пружинного демпфера. Модели жесткого упора:

Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound.
Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound.
Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound.

Сила жесткого упора моделируется, когда поршень в его верхней или нижней границе. Граничная область в Transition region Piston stroke или поршневого смещения начальной буквы. За пределами этой области, $F_{H a r d S t o p} = 0.$

Для получения дополнительной информации об этих настройках, смотрите страницу блока Translational Hard Stop.

Демпфер

Можно опционально смоделировать демпфирование к экстремальным значениям хода поршня. Моделирование цилиндрического демпфирования конца замедляет перемещение поршня, когда это приближается к своему максимальному расширению в его соответствующей емкости, которая задана в Piston stroke. Для получения дополнительной информации о функциональности гидродемпфера смотрите Гидродемпфер (IL).

Трение

Можно опционально смоделировать трение против перемещения поршня. Когда Cylinder friction effect установлен в On, получившееся трение является комбинацией Stribeck, Кулона и вязких эффектов. Перепад давлений измеряется между давлением емкости и давлением среды. Для получения дополнительной информации о модели трения и ее ограничениях, смотрите Блок Трение в Гидроцилиндре.

Утечка

Можно опционально смоделировать утечку между жидкими емкостями и поршневым резервуаром. Когда Internal leakage установлен в On, Поток Пуазейля моделируется между поршнем и цилиндром. Этот блок использует блок Simscape Foundation Library Laminar Leakage (IL). Скорость потока жидкости вычисляется как:

$\dot{m} = \frac{\frac{π}{128} (d_{0}^{4} - d_{i}^{4} - \frac{{(d_{0}^{2} - d_{i}^{2})}^{2}}{\log (d_{0} / d_{i})})}{υ L} (p_{A} - p_{e n v}),$

где:

ν является жидкой кинематической вязкостью.
L является поршневой длиной, p – P ₀.
p _A является давлением в порте A.
_ENV p является экологическим давлением, которое выбрано в параметре Environment pressure specification.

Цилиндрический диаметр, d ₀, $d_{0} = d_{i} + 2 c,$ где c является Piston-cylinder clearance, и поршневой диаметр, d _i, $d_{i} = \sqrt{\frac{4 A_{P}}{π}},$ где A _P является средним значением параметров Piston cross-sectional area in chamber B и Piston cross-sectional area in chamber A.

Численно сглаживавшая область и давление

В экстремальных значениях демпфера A и площади постоянного отверстия B и области значений давления запорного клапана, можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Функция сглаживания применяется ко всем расчетным областям и давлениям клапана, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этих областей значений.

Нормированная площадь постоянного отверстия вычисляется как:

$\hat{A} = \frac{(A - A_{l e a k})}{(A_{\max} - A_{l e a k})} .$

где:

_Aleak является демпфером A и демпфером B Leakage area between plunger and cushion sleeve.
_Amax является демпфером A и демпфером B Cushion plunger cross-sectional area.

Smoothing factor, f, применяется к нормированной области:

${\hat{A}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{A}}_{}^{2} + {(\frac{f}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{A} - 1)}^{2} + {(\frac{f}{4})}^{2}} .$

Сглаживавшая площадь постоянного отверстия:

$A_{s m o o t h e d} = {\hat{A}}_{s m o o t h e d} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k} .$

Точно так же нормированное давление клапана:

$\hat{p} = \frac{(p - p_{c r a c k i n g})}{(p_{\max} - p_{c r a c k i n g})} .$

где:

_pcracking является демпфером Check valve cracking pressure differential.
_pmax является демпфером Check valve maximum pressure differential.

Сглаживание применилось к нормированному давлению:

${\hat{p}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{p}}_{}^{2} + {(\frac{f}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{p} - 1)}^{2} + {(\frac{f}{4})}^{2}},$

и сглаживавшее давление:

$p_{s m o o t h e d} = {\hat{p}}_{s m o o t h e d} (p_{\max} - p_{c r a c k i n g}) + p_{c r a c k i n g} .$

Схематичный блок

Блок Double-Acting Actuator (IL) включает четыре блока Основы Simscape:

и два Изотермических Жидких библиотечных блока:

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкая емкость вставила порт
изотермическая жидкость

Вставьте порт к жидкой емкости A.

`B` — Жидкая емкость вставила порт
изотермическая жидкость

Вставьте порт к жидкой емкости B.

`C` — Преобразование регистра привода
поступательное механическое устройство

Привод, заключающий в корпус ссылочную скорость и силу.

`R` — Вал привода
поступательное механическое устройство

Порт сопоставлен с поршневой скоростью и силой.

Входной параметр

развернуть все

`p` — Положение поршня, m
физический сигнал

Положение поршня в m, полученном как физический сигнал от блока Simscape Multibody.

Зависимости

Чтобы осушить этот порт, установите Piston displacement from chamber A cap на Provide input signal from Multibody joint.

Вывод

развернуть все

`p` — Положение поршня, m
физический сигнал

Положение поршня в m, возвращенном как физический сигнал.

Зависимости

Чтобы осушить этот порт, установите Piston displacement from chamber A cap на Calculate from velocity of port R relative to port C.

Параметры

развернуть все

Привод

`Mechanical orientation` — Направление перемещения поршня
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (значение по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

Направление перемещения поршня. Pressure at A causes positive displacement of R relative to C соответствует прямому вытеснению или расширению стержня привода, когда R – C положителен. Pressure at A causes negative displacement of R relative to C соответствует отрицательному смещению или сокращению стержня привода, когда R – C положителен.

`Piston cross-sectional area in chamber A` — Поместите в камеру площадь базового поршня
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения поршневого стержня на емкости сторона.

`Piston cross-sectional area in chamber B` — Поместите в камеру площадь базового поршня B
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения поршневого стержня на емкости B сторона.

`Piston stroke` — Максимальный поршень путешествует на расстояние
`0.1 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальный поршень путешествует на расстояние.

`Dead volume in chamber A` — Поместите в камеру объем жидкости при полном поршневом сокращении
`1e-5 m^3` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Открытый объем в емкости, когда поршень в убранном положении.

`Dead volume in chamber B` — Поместите в камеру объем жидкости B при полном поршневом сокращении
`1e-5 m^3` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Открытый объем в емкости B, когда поршень в убранном положении.

`Environment pressure specification` — Ссылочное давление среды
`Atmospheric pressure` (значение по умолчанию) | `Specified pressure`

Давление ссылки среды. Atmospheric pressure опция устанавливает экологическое давление на 0,101325 МПа.

`Environment pressure` — Пользовательское экологическое давление
`0.101325 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Пользовательское экологическое давление.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Environment pressure specification на Specified pressure.

`Breakaway to Coulomb friction force ratio` — Отношение отхода обеспечивает к силе трения Кулона
1.2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение отхода обеспечивает к силе трения Кулона.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, во вкладке Friction, устанавливают Cylinder friction effect на On.

`Breakaway friction velocity` — Порог для движения
`0.1 m/s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Пороговая скорость для движения против трения обеспечивает, чтобы начаться.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, во вкладке Friction, устанавливают Cylinder friction effect на On.

Жесткий упор

`Hard stop stiffness coefficient` — Коэффициент жесткости
`1e10 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Поршневой коэффициент жесткости. Это значение должно быть больше 0.

`Hard stop damping coefficient` — Коэффициент демпфирования
`150 N/(m/s)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Поршневой коэффициент демпфирования.

`Hard stop model` — Выбор модели для силы на поршне при полном расширении или сокращении
`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound` (значение по умолчанию) | `Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound` | `Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound`

Выбор модели для силы на поршне при полном дополнительном или полном сокращении. Смотрите блок Translational Hard Stop для получения дополнительной информации.

`Transition region` — Область применения жесткого упора обеспечивает модель
`0.1 mm` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область применения жесткого упора обеспечивает модель. За пределами этой области значений поршневого расширения максимума и поршневого сокращения максимума, не применяется Hard stop model и на поршне нет никакой дополнительной силы.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Hard stop model на Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound.

Демпфер конвертера A

`Cylinder A end cushioning` — Замедляются ли к поршню модели при максимальном расширении
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Замедляются ли к поршню модели при максимальном расширении. Смотрите блок Cylinder Cushion (IL) для получения дополнительной информации.

`Cushion plunger cross-sectional area` — Область ныряльщика гидродемпфера
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область ныряльщика в элементе демпфера привода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cylinder A end cushioning на On.

`Cushion plunger length` — Длина ныряльщика демпфера
`1e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Длина ныряльщика демпфера.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cylinder A end cushioning на On.

`Cushion orifice area` — Область отверстия между камерами демпферов
`1e-6 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область отверстия между камерами демпферов.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cylinder A end cushioning на On.

`Leakage area between plunger and cushion sleeve` — Разорвите между ныряльщиком демпфера и втулкой
`1e-7 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Разорвите область между ныряльщиком демпфера и втулкой. Это значение способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cylinder A end cushioning на On.

`Check valve cracking pressure differential` — Пороговое давление демпфера
`0.01 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Давление, вне которого инициирована работа клапана. Когда перепад давлений между _ENV порта A и P соответствует или превышает Check valve cracking pressure differential, клапан демпфера начинает открываться.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cylinder A end cushioning на On.

`Check valve maximum pressure differential` — Максимальное дифференциальное давление демпфера
`0.1 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное дифференциальное давление клапана демпфера. Этот параметр обеспечивает верхний предел давлению так, чтобы системные давления остались реалистичными.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cylinder A end cushioning на On.

`Check valve maximum area` — Область полностью открытого клапана демпфера
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения клапана демпфера в его положении полностью открытого отверстия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cylinder A end cushioning на On.

`Check valve leakage area` — Клапан демпфера разрывает область когда в положении полностью закрытого отверстия
`1e-10 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Сумма всех разрывов, когда запорный клапан демпфера находится в положении полностью закрытого отверстия. Любая область, меньшая, чем это значение, насыщается к определенной площади утечки. Это значение способствует числовой устойчивости путем поддержания непрерывности в потоке.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Cylinder A end cushioning на On.

Демпфер конвертера B