Single-Acting Actuator (IL)

Линейное преобразование давления на приведение в действие в изотермической жидкой системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Приводы

Описание

Блок Single-Acting Actuator (IL) моделирует привод, который преобразует жидкое давление в порте A в механическую силу в порте R через отрекающийся от расширения поршень. Перемещение поршня ограничивается моделью жесткого упора. Когда положение поршня вычисляется внутренне, сообщается в порте p, и когда положение установлено связью с соединением aSimscape™ Multibody™, это получено как физический сигнал в порте p.

Initial piston displacement, Fluid dynamic compressibility и ссылочное экологическое давление могут быть изменены. Жидкая и механическая инерция не моделируется.

Смещение

Перемещение поршня измеряется как положение в порте R относительно порта C. Mechanical orientation идентифицирует направление перемещения поршня. Перемещение поршня нейтрально, или 0, когда объем емкости равен Dead volume. 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

Три модели доступны, чтобы смоделировать дополнительный предел поршня привода. Этот блок использует подобную формулировку в качестве блока Translational Hard Stop и универсального затухания моделей и коэффициентов жесткости в обоих концах хода поршня. Для получения дополнительной информации об опциях модели жесткого упора смотрите блок Translational Hard Stop.

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

Демпфер

Можно опционально смоделировать демпфирование к экстремальным значениям хода поршня. Установка Cylinder end cushioning к On замедляет перемещение поршня, когда оно приближается к своему максимальному расширению, которое задано в Piston stroke. Для получения дополнительной информации о функциональности гидродемпфера смотрите блок Cylinder Cushion (IL).

Трение

Можно опционально смоделировать трение против перемещения поршня. Когда Cylinder friction 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 жидкой емкостью и поршневым резервуаром. Когда 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 Piston cross-sectional area.

Численно сглаживавшая область и давление

В экстремальных значениях площади постоянного отверстия демпфера 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 Leakage area between plunger and cushion sleeve.
_Amax является 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:

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

Блокируйте субкомпоненты

Блок Single-Acting Actuator (IL) включает четыре Основы Simscape и два Библиотечных блока Жидкостей:

Поступательный жесткий упор
Ламинарная утечка (IL)
Конвертер
Датчик
Гидродемпфер (IL)
Цилиндрическое трение (IL)

Привод структурная схема

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Жидкая точка входа к полости привода.

`C` — Преобразование регистра привода
поступательное механическое устройство

Ссылочный порт для скорости привода и силы.

`R` — Поршень 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 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 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`

Устанавливает 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` — Площадь поперечного сечения поршневого стержня
`0.01 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения поршневого стержня.

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

Максимальный поршень путешествует на расстояние.

`Dead volume` — Объем жидкости при полном поршневом сокращении
`1e-5 m^3` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Открытый объем в камере с жидкостью, когда поршень в убранном положении.

`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.

`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.

Жесткий упор

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

Поршневой коэффициент жесткости.

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

Поршневой коэффициент жесткости. Это значение должно быть больше 0.

`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

`Cylinder 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.