Гидравлический непрерывный двухходовой клапан
Направленные клапаны
Блок 2-Way направленного клапана представляет собой непрерывный двухходовой направленный клапан, также называемый запорным клапаном. Это устройство, которое управляет соединением между двумя линиями. Блок имеет два гидравлических соединения, соответствующих входному отверстию (A) и выходному отверстию (B), и одно физическое сигнальное соединение (S), которое управляет положением катушки. Блок создается на основе блока переменной диафрагмы, где для параметра ориентации диафрагмы установлено значение Opens in positive direction. Это означает, что положительный сигнал x в отверстии S открывает диафрагму и ее мгновенное открытие h вычисляется следующим образом:
+ x
где
h | Отверстие диафрагмы |
x0 | Начальное открытие |
x | Перемещение органа управления из исходного положения |
Поскольку блок основан на переменной диафрагме, можно выбрать одну из следующих опций параметризации модели:
By maximum area and opening - Используйте эту опцию, если в спецификации указана только максимальная площадь диафрагмы и максимальный ход элемента управления.
By area vs. opening table - Используйте эту опцию, если каталог или лист технических данных содержит таблицу площади прохода диафрагмы, основанную на смещении элемента управления. A=A(h).
By pressure-flow characteristic - Используйте эту опцию, если каталог или лист технических данных содержит двумерную таблицу характеристик «давление-поток». q=q(p,h).
В первом случае предполагается, что площадь прохода линейно зависит от смещения управляющего элемента, то есть предполагается, что отверстие закрыто в исходном положении управляющего элемента (нулевое смещение), и максимальное отверстие имеет место при максимальном смещении. Во втором случае площадь прохода определяется посредством одномерной интерполяции из таблицы. A=A(h). Расход определяют аналитически, что дополнительно требует данных, таких как коэффициент расхода, критическое число Рейнольдса, плотность и вязкость жидкости. Расчет учитывает ламинарный и турбулентный режимы потока путем контроля числа Рейнольдса и сравнения его значения с критическим числом Рейнольдса. Для получения дополнительной информации см. страницу вхождения блока переменной диафрагмы. В обоих случаях предполагается, что небольшая площадь утечки существует даже после полного закрытия отверстия. Физически он представляет возможный зазор в закрытом клапане, но основная цель параметра состоит в поддержании числовой целостности цепи путем предотвращения изоляции части системы после полного закрытия клапана. Изолированная или «висящая» часть системы может повлиять на вычислительную эффективность и даже вызвать сбой моделирования.
В третьем случае, когда отверстие определяется его характеристиками давления-потока, скорость потока определяется двумерной интерполяцией. В этом случае не принимается во внимание ни режим потока, ни скорость потока утечки, поскольку предполагается, что эти признаки вводятся через табличные данные. Характеристики давления-потока задаются тремя наборами данных: массивом отверстий диафрагмы, массивом перепадов давления поперек диафрагмы и матрицей значений расхода. Каждое значение расхода соответствует конкретной комбинации разностного отверстия и перепада давления. Другими словами, характеристики должны быть представлены в виде декартовой сетки, т.е. значения функций должны быть заданы в вершинах прямоугольного массива. Массивы аргументов (отверстия и перепады давления) должны строго увеличиваться. Вершины могут быть неравномерно разнесены. Можно выбрать три метода интерполяции и два метода экстраполяции.
Положительное направление блока - от порта A к порту B. Это означает, что расход является положительным, если он течет от A к B и перепад давления определяется как − pB. Положительный сигнал на физическом сигнальном портеS открывает клапан.
Инерция жидкости не учитывается.
Нагрузка на золотник, например, инерция, пружина, гидравлические силы и т.д., не учитывается.
Выберите один из следующих способов определения клапана:
By maximum area and opening - Укажите значения для максимальной площади прохода клапана и максимального открытия клапана. Площадь прохода линейно зависит от смещения элемента управления, то есть клапан закрыт в исходном положении элемента управления (нулевое смещение), а максимальное открытие происходит при максимальном смещении. Это метод по умолчанию.
By area vs. opening table - Предоставить табличные данные об окнах клапанов и соответствующих зонах их прохождения. Площадь прохода определяется одномерным табличным поиском. Можно выбрать два метода интерполяции и два метода экстраполяции.
By pressure-flow characteristic - Предоставить табличные данные по отверстиям клапанов, перепадам давления и соответствующим расходам. Расход определяется путем двумерного поиска в таблице. Можно выбрать два метода интерполяции и два метода экстраполяции.
Укажите площадь полностью открытого клапана. Значение параметра должно быть больше нуля. Значение по умолчанию: 5e-5 м ^ 2. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By maximum area and opening.
Укажите максимальное смещение элемента управления. Значение параметра должно быть больше нуля. Значение по умолчанию: 5e-3 m. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By maximum area and opening.
Укажите вектор входных значений для проемов клапана как одномерный массив. Вектор входных значений должен быть строго увеличен. Значения могут быть неравномерно разнесены. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо указать как минимум два значения для линейной интерполяции, как минимум три значения для гладкой интерполяции. Значения по умолчанию (в метрах): [-0.002 0 0.002 0.005 0.015]. Если параметризация модели имеет значение By area vs. opening table, значения табулированных отверстий клапана будут использоваться вместе со значениями площади пропуска клапана для одномерного поиска в таблице. Если параметризация модели имеет значение By pressure-flow characteristic, значения табличных отверстий клапана будут использоваться вместе с табличными перепадами давления и табличными расходами для двумерного поиска в таблице.
Укажите вектор выходных значений для области прохода клапана в виде одномерного массива. Вектор площади прохода клапана должен быть того же размера, что и вектор отверстий клапана. Все значения должны быть положительными. Значения по умолчанию в м ^ 2: [1e-09 2.0352e-07 4.0736e-05 0.00011438 0.00034356]. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By area vs. opening table.
Укажите вектор входных значений для разностей давления в виде одномерного массива. Вектор должен быть строго возрастающим. Значения могут быть неравномерно разнесены. Минимальное количество значений зависит от метода интерполяции: необходимо указать как минимум два значения для линейной интерполяции, как минимум три значения для гладкой интерполяции. Значения по умолчанию в Pa: [-1e+07 -5e+06 -2e+06 2e+06 5e+06 1e+07]. Этот параметр используется, если параметризация модели имеет значение By pressure-flow characteristic.
Укажите расход как mоколо-n матрица, где m - количество отверстий клапана и n - количество перепадов давления. Каждое значение в матрице определяет расход, происходящий при определенной комбинации открытия клапана и перепада давления. Размер матрицы должен соответствовать размерам, определенным входными векторами. Значения по умолчанию в м ^ 3/с :
[-1e-07 -7.0711e-08 -4.4721e-08 4.4721e-08 7.0711e-08 1e-07; -2.0352e-05 -1.4391e-05 -9.1017e-06 9.1017e-06 1.4391e-05 2.0352e-05; -0.0040736 -0.0028805 -0.0018218 0.0018218 0.0028805 0.0040736; -0.011438 -0.0080879 -0.0051152 0.0051152 0.0080879 0.011438; -0.034356 -0.024293 -0.015364 0.015364 0.024293 0.034356;]
By pressure-flow characteristic.Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации выходного значения, когда входное значение находится между двумя последовательными точками сетки:
Linear - Выберите этот параметр, чтобы получить наилучшую производительность.
Smooth - Выберите эту опцию для создания непрерывной кривой (By area vs. opening table) или поверхность (By pressure-flow characteristic) с непрерывными производными первого порядка.
Дополнительные сведения о алгоритмах интерполяции см. на страницах ссылок на блоки таблицы поиска PS (1D) и таблицы поиска PS (2D).
Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение выходит за пределы диапазона, указанного в списке аргументов:
Linear - выберите эту опцию для создания кривой или поверхности с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на границе с областью интерполяции.
Nearest - выберите эту опцию, чтобы создать экстраполяцию, которая не превышает самую высокую точку в данных или ниже самой низкой точки в данных.
Дополнительные сведения о алгоритмах экстраполяции см. на страницах ссылок на блоки таблицы поиска PS (1D) и таблицы поиска PS (2D).
Полуэмпирическая характеристика производительности клапана. Его величина зависит от геометрических свойств клапана и обычно приводится в учебниках или листах технических данных производителя. Значение по умолчанию: 0.7.
Начальное отверстие диафрагмы. Параметр может быть положительным (подстилаемое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие) или равным нулю для конфигурации с нулевым перекрытием. Значение по умолчанию: 0.
Выберите способ перехода блока между ламинарным и турбулентным режимами:
Pressure ratio - Переход от ламинарного режима к турбулентному является плавным и зависит от значения параметра отношения давлений ламинарного потока. Этот метод обеспечивает лучшую надежность моделирования.
Reynolds number - Предполагается, что переход от ламинарного режима к турбулентному происходит, когда число Рейнольдса достигает значения, заданного параметром критического числа Рейнольдса.
Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Значение по умолчанию: 0.999. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации Laminar transition установлено значение Pressure ratio.
Максимальное число Рейнольдса для ламинарного потока. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Рекомендации по значению параметра можно найти в учебниках по гидравлике. Значение по умолчанию: 12, что соответствует круглому отверстию из тонкого материала с острыми кромками. Этот параметр отображается только в том случае, если для параметра спецификации Laminar transition установлено значение Reynolds number.
Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом клапане. Основное назначение параметра состоит в поддержании числовой целостности цепи путем предотвращения изоляции части системы после полного закрытия клапана. Значение параметра должно быть больше 0. Значение по умолчанию: 1e-12 м ^ 2.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Плотность жидкости
Кинематическая вязкость жидкости
Для задания свойств жидкости используйте блок «Гидравлическая жидкость» или блок «Пользовательская гидравлическая жидкость».
Блок имеет следующие порты:
AПорт гидравлической экономии, связанный с входом клапана.
BПорт гидравлической экономии, связанный с выходом клапана.
SФизический сигнальный порт для управления смещением катушки.
В примере с приводом по замкнутому контуру с 2-Way клапаном для управления положением цилиндра двойного действия используется блок 2-Way направленного клапана. В начале моделирования клапан открывается на 0,42 мм, чтобы сделать исходное положение цепи максимально приближенным к ее нейтральному положению.