exponenta event banner

3-Way Направленный клапан

Трехходовой двухпозиционный регулирующий клапан

  • Библиотека:
  • Simscape/Жидкости/Гидравлика (изотермическая )/Клапаны/Направленные клапаны

  • 3-Way Directional Valve block

Описание

Блок 3-Way направленного клапана представляет собой направленный регулирующий клапан с тремя отверстиями и двумя позициями, или путями потока. В типичной модели порты соединяются с гидравлическим насосом (порт P), резервуаром для хранения (порт T) и приводом одинарного действия (порт A). Жидкость может поступать из насоса в исполнительный механизм по пути P-A и из исполнительного механизма в бак по пути A-T.

Типовая настройка клапана

В конфигурации по умолчанию одно положение клапана соответствует максимально открытому пути потока A-T и максимально закрытому пути потока P-A (положение I на рисунке). Второе положение клапана соответствует максимально открытому пути потока P-A и максимально закрытому пути потока A-T (положение II на чертеже). Поступательная катушка служит в качестве элемента управления клапаном и определяет положение клапана в - I, II или между ними.

Положения клапана

Физический сигнальный порт S управляет смещением катушки. В конфигурации по умолчанию нулевое смещение соответствует полностью закрытому клапану между положениями I и II. Отрицательное смещение смещает золотник в сторону положения I. Сигнал положительного смещения смещает золотник в сторону положения II. Смещение золотника действует косвенно, устанавливая положение золотника относительно каждого пути потока - длина, известная здесь как отверстие отверстия. Отверстие отверстия, в свою очередь, определяет площадь отверстия соответствующего канала потока.

Отверстия и смещения диафрагм

Отверстие отверстия канала потока частично зависит от смещения его отверстия - отверстия канала потока при нулевом смещении золотника. Блок моделирует только динамические эффекты смещения проема. Смещение может быть обусловлено изменением расстояния между портами или площадками катушки - толстые диски, встроенные в катушку, препятствуют потоку. Это также может быть связано с изменением толщины катушек. Отверстия отверстий вычисляются отдельно для каждого канала потока в виде соответствующего смещения отверстия:

hPA = hPA0 + x,

hAT = hAT0 − x,

где:

  • hPA и hAT являются отверстиями для отверстий каналов потока P-A и A-T. Отверстия диафрагмы вычисляются во время моделирования.

  • hPA0 и hAT0 - начальные смещения путей потока P-A и A-T. Смещения проема задаются на вкладке Смещения проема клапана (Valve opening offsets).

  • x - смещение катушки относительно того, что в случае нулевого смещения является полностью закрытым клапаном. Смещение катушки определяется через физический сигнальный порт S.

На рисунке показано влияние смещений отверстий на отверстия диафрагмы. График I соответствует конфигурации по умолчанию, при этом оба смещения проема равны нулю. График II соответствует клапану с обоими смещениями открытия больше нуля и график III соответствует клапану с обоими смещениями открытия меньше нуля. Эти случаи сходны по поведению с нулевыми (I), нижними (II) и перекрывающимися (III) клапанами. Схемы клапанов справа показывают, как могут выглядеть смещения для пути потока A-T.

Нулевые (I), положительные (II) и отрицательные (III) начальные смещения

Подкладной клапан всегда частично открыт и допускает некоторый поток при всех смещениях золотника. Перекрывающийся клапан полностью закрыт в расширенном диапазоне перемещений золотника и требует более длительного перемещения золотника для открытия. В таблице суммированы смещения открытия для нулевых, подпорных и перекрывающихся клапанов. Возможны и другие конфигурации - например, с одним положительным смещением отверстия, а другим отрицательным.

Перекрытие клапанаОткрывающие смещения
Нулевое перекрытие (по умолчанию)Оба ноль
UnderlappedОба положительных
ПерекрытыйОба отрицательных

Параметры открываемой области

Параметр Параметризация модели (Model parameterization) определяет расчеты, используемые для открытых областей путей потока - или, в Pressure-flow characteristic в случае, объемных расходов. Расчеты основаны на параметрах диафрагмы или наборах табличных данных, указанных на вкладке Параметризация модели (Model Parameterization). Блок использует одни и те же данные для обоих путей потока, если для параметра Area characteristics на вкладке Basic Parameters установлено значение Identical for all flow paths и другие данные. Параметры модели, которые можно выбрать, включают:

  • Maximum area and opening - Укажите максимальную площадь отверстия и соответствующее отверстие диафрагмы. Площадь отверстия является линейной функцией отверстия отверстия,

    AAT = AAT, MaxhAT, MaxhAT + ALeak,

    где А - площадь отверстия, а h - отверстие отверстия данного канала потока. Нижний индекс Max относится к полностью открытому отверстию и подстрочнику Leak к полностью закрытому отверстию - только с внутренней площадью протечек. На рисунке показан график линейной функции A (h).

  • Area vs. opening table - Укажите площадь проема в отдельных проемах в качестве таблицы поиска 1-D. Площадь отверстия вычисляется для данного отверстия отверстия посредством интерполяции или экстраполяции табулированных данных. На рисунке показан концептуальный график табличной функции A (h).

  • Pressure-flow characteristic - Укажите объемный расход при дискретных отверстиях диафрагмы и перепады давления в виде таблицы 2-D. Площадь отверстия вычисляется для данного отверстия отверстия и разности давлений путем интерполяции или экстраполяции табулированных данных. На рисунке показан концептуальный график табличной функции q (h, p).

Режим потока и внутренняя утечка

Объемные расходы вычисляются аналитически в Maximum area and opening и Area vs. opening table параметризации. Расчеты основаны на дополнительных параметрах блока, таких как коэффициент выпуска потока, и учитывают влияние режима потока - ламинарного или турбулентного. Переход режима происходит при заданном критическом соотношении ламинарных потоков или критическом числе Рейнольдса.

Maximum area and opening и Area vs. opening table параметризация также учитывает небольшую площадь утечки, связанную с зазором между трубами клапана. Зона утечки гарантирует, что части гидравлической сети никогда не будут изолированы, когда канал потока закрыт. Изолированные или «зависшие» части сети влияют на вычислительную эффективность и могут привести к сбою моделирования.

Предполагается, что влияние режима потока и внутренней утечки отражается в табличных данных расхода, указанных непосредственно в Pressure-flow characteristic параметризация.

Структурная компонентная схема

Блок представляет собой составной компонент с двумя блоками переменной диафрагмы, управляемыми одним физическим сигналом. Блок Variable Orifice P_A представляет путь потока P-A. Блок Variable orifice A_T представляет путь потока A-T. Физический сигнал задается через блок порта соединения S.

Параметры блока ориентации диафрагмы задаются так, что положительный сигнал действует, чтобы открыть Variable Orifice P_A при закрытии Variable Orifice A_T. Отрицательный сигнал имеет обратный эффект, воздействующий на открытие Variable Orifice A_T при закрытии Variable Orifice P_A.

Структурная схема клапана

Предположения

  • Инерция жидкости игнорируется.

  • Нагрузка на катушку из-за инерционных, пружинных и других сил игнорируется.

  • Все отверстия клапана считаются идентичными по размеру, если не указано иное.

Порты

Вход

развернуть все

Порт ввода физического сигнала для смещения катушки.

Сохранение

развернуть все

Гидравлический (изотермический) порт, связанный с отверстием питающей линии.

Гидравлическое отверстие (изотермическая жидкость), связанное с отверстием обратного трубопровода.

Гидравлическое отверстие (изотермическая жидкость), связанное с приводным отверстием.

Параметры

развернуть все

Основные параметры

Выбор различных или идентичных характеристик открытия проточного тракта. Выбрать Different for each flow path задание параметров пути потока или табличных данных отдельно для каждого пути потока.

Параметризация модели клапана. Варианты включают в себя:

  • By maximum area and opening - Укажите максимальную площадь отверстия и отверстия. Площадь открытия изменяется линейно в зависимости от смещения катушки, заданного на порте S физического сигнала.

  • By area vs. opening table - Укажите площадь открытия протока для отдельных отверстий диафрагмы в качестве таблицы поиска 1-D. Площадь открытия вычисляется путем интерполяции или экстраполяции табулированных данных.

  • By pressure-flow characteristic - Указать объемные расходы по тракту потока при дискретных отверстиях диафрагм и перепадах давления. Расход вычисляется путем интерполяции или экстраполяции табулированных данных.

Способ вычисления значений внутри табличного диапазона данных. Linear способ соединяет смежные точки данных с прямолинейными или поверхностными сегментами с, как правило, прерывистым наклоном на границах сегментов. Сегменты поверхности используются в таблице поиска 2-D, указанной в Pressure-flow characteristic параметризация модели.

Smooth способ заменяет прямолинейные сегменты криволинейными версиями, имеющими непрерывный наклон везде внутри табличного диапазона данных. Сегменты образуют гладкую линию или поверхность, проходящую через все табличные точки данных без разрывов в производных первого порядка, характерных для Linear способ интерполяции.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра «Параметризация модели» задано значение By area vs. opening table или Pressure-flow characteristic.

СПОСОБ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЙ ВНЕ ТАБЛИЧНОГО ДИАПАЗОНА ДАННЫХ. Linear продлевает отрезок линии между двумя последними точками данных на каждом конце диапазона данных наружу с постоянным наклоном.

Nearest способ расширяет последнюю точку данных на каждом конце диапазона данных наружу в виде горизонтальной линии с постоянным значением.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра «Параметризация модели» задано значение By area vs. opening table или Pressure-flow characteristic.

Соотношение фактических и теоретических расходов через клапан. Этот параметр зависит от геометрических свойств клапана. Значения обычно приводятся в учебниках и листах технических данных изготовителя.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра «Параметризация модели» задано значение By maximum area and opening или By area vs. opening table.

Общая площадь внутренних протечек в полностью закрытом состоянии. Цель этого параметра состоит в том, чтобы поддерживать численную целостность жидкостной сети, предотвращая изоляцию части этой сети, когда клапан полностью закрыт.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра «Параметризация модели» задано значение By maximum area and opening или By area vs. opening table.

Выберите параметр, на котором будет основан ламинарно-турбулентный переход. Варианты включают в себя:

  • Pressure ratio - Переходы потока между ламинарным и турбулентным при соотношении давлений, указанном в параметре отношения давлений ламинарного потока. Эта опция используется для наиболее плавных и стабильных в числовом отношении переходов потока.

  • Reynolds number - переход происходит по числу Рейнольдса, указанному в параметре Критического числа Рейнольдса. Переходы потока более резкие и могут вызвать проблемы моделирования при почти нулевых скоростях потока.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра «Параметризация модели» задано значение By maximum area and opening или By area vs. opening table.

Отношение давления, при котором поток переходит между ламинарным и турбулентным режимами. Отношение давления представляет собой долю давления на выходе по сравнению с давлением на входе.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра «Параметризация модели» задано значение By maximum area and opening или By area vs. opening table и параметр спецификации ламинарного перехода имеет значение Reynolds number.

Максимальное число Рейнольдса для ламинарного потока. Этот параметр зависит от геометрического профиля отверстия. Рекомендации по значению параметра можно найти в учебниках по гидравлике. Значение по умолчанию, 12, соответствует круглому отверстию из тонкого материала с острыми кромками.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра «Параметризация модели» задано значение By maximum area and opening или By area vs. opening table и параметр спецификации ламинарного перехода имеет значение Reynolds number.

Параметризация модели: Maximum area and opening

Отверстие отверстия, при котором площадь отверстия канала потока является максимальной. Максимальный проем одинаков для всех путей потока, когда этот параметр открыт. Определения отверстий диафрагмы см. в разделе Отверстия и смещения диафрагм.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Identical for all flow paths и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Maximum area and opening.

Максимальная площадь поперечного сечения пути потока. Максимальные площади открытия одинаковы для всех контуров, когда этот параметр открыт. Расчеты площади проема см. в разделе Параметризации площади проема.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Identical for all flow paths и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Maximum area and opening.

Положение катушки относительно пути потока P-A, в котором площадь открытия P-A равна параметру P-A, максимальная площадь открытия.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Maximum area and opening.

Максимальная площадь поперечного сечения пути потока P-A. Максимальные площади открытия различаются для каждого пути потока, когда этот параметр открыт. Расчеты площади проема см. в разделе Параметризации площади проема.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Maximum area and opening.

Положение катушки относительно пути потока A-T, в котором площадь открытия A-T равна параметру A-T, максимальная площадь открытия.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Maximum area and opening.

Максимальная площадь поперечного сечения пути потока P-A. Максимальные площади открытия различаются для каждого пути потока, когда этот параметр открыт. Расчеты площади проема см. в разделе Параметризации площади проема.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Maximum area and opening.

Параметризация модели: Area vs. opening table

Массив отверстий диафрагмы, используемых для построения области проема 1-D таблицы поиска для всех путей потока. Характеристики открытия идентичны для всех путей потока, когда этот параметр открыт. Количество элементов в массиве определяет количество столбцов в таблице.

Массив должен увеличиваться слева направо, но интервалы между значениями элементов массива не должны быть одинаковыми. Должно быть не менее двух элементов для Linear интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Identical for all flow paths и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Area vs. opening table.

Массив открытых зон проточного тракта, соответствующих указанным отверстиям диафрагмы. Количество элементов в массиве должно соответствовать количеству элементов в параметре Opening vector.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Identical for all flow paths и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Area vs. opening table.

Массив отверстий отверстия P-A, используемых для построения области отверстия 1-D таблицы поиска для пути потока P-A. Количество элементов в массиве определяет количество элементов в таблице.

Массив должен увеличиваться слева направо, но интервалы между значениями элементов массива не должны быть одинаковыми. Должно быть не менее двух элементов для Linear интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Area vs. opening table.

Массив зон отверстий P-A, соответствующих указанным отверстиям отверстий P-A. Количество элементов в массиве должно соответствовать количеству элементов в параметре P-A, открывающем вектор.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Area vs. opening table.

Массив отверстий диафрагмы A-T, используемых для построения области проема 1-D таблицы поиска для пути потока A-T. Количество элементов в массиве определяет количество элементов в таблице.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Area vs. opening table.

Массив отверстий A-T, соответствующих указанным отверстиям A-T. Количество элементов в массиве должно соответствовать количеству элементов в параметре A-T, открывающем вектор.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Area vs. opening table.

Параметризация модели: Pressure-flow characteristic

Массив отверстий диафрагмы, используемых для построения таблицы объемного расхода 2-D поиска. Количество элементов в массиве определяет количество строк в таблице. Массив должен увеличиваться слева направо, но интервалы между значениями элементов массива не должны быть одинаковыми. Должно быть не менее двух элементов для Linear интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Identical for all flow paths и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Pressure-flow characteristic.

Массив перепадов давления, используемых для построения таблицы объемного расхода 2-D поиска. Количество элементов в массиве определяет количество столбцов в таблице. Массив должен увеличиваться слева направо, но интервалы между значениями элементов массива не должны быть одинаковыми. Должно быть не менее двух элементов для Linear интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Identical for all flow paths и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Pressure-flow characteristic.

Матрица с объемными расходами, соответствующими указанным отверстиям отверстий и перепадам давления. Число строк должно соответствовать количеству элементов в параметре Opening vector, s. Количество столбцов должно соответствовать количеству элементов в векторе перепада давления, параметр dp.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Identical for all flow paths и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Pressure-flow characteristic.

Массив отверстий диафрагмы P-A, используемых для построения таблицы объемного расхода P-A 2-D поиска. Количество элементов в массиве определяет количество строк в таблице. Массив должен увеличиваться слева направо, но интервалы между значениями элементов массива не должны быть одинаковыми. Должно быть не менее двух элементов для Linear интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Pressure-flow characteristic.

Массив перепадов давления, используемых для построения таблицы объемного расхода 2-D поиска для пути потока P-A. Количество элементов в массиве определяет количество столбцов в таблице.

Массив должен увеличиваться слева направо, но интервалы между значениями элементов массива не должны быть одинаковыми. Должно быть не менее двух элементов для Linear интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Pressure-flow characteristic.

Матрица с объемными скоростями потока через канал потока P-A в отверстиях отверстий P-A и перепадами давления. Число строк должно соответствовать количеству элементов в параметре P-A, открывающий вектор, s. Количество столбцов должно соответствовать количеству элементов в P-A, векторе перепада давлений, параметре dp.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Pressure-flow characteristic.

Массив отверстий диафрагмы A-T, используемых для построения таблицы объемного расхода A-T 2-D поиска. Количество элементов в массиве определяет количество строк в таблице.

Массив должен увеличиваться слева направо, но интервалы между значениями элементов массива не должны быть одинаковыми. Должно быть не менее двух элементов для Linear интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Pressure-flow characteristic.

Массив перепадов давления, используемых для построения таблицы объемного расхода 2-D поиска для пути потока A-T. Количество элементов в массиве определяет количество столбцов в таблице.

Массив должен увеличиваться слева направо, но интервалы между значениями элементов массива не должны быть одинаковыми. Должно быть не менее двух элементов для Linear интерполяция и три элемента для Smooth интерполяция.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Pressure-flow characteristic.

Матрица с объемными скоростями потока через канал A-T в отверстиях A-T и перепадами давления. Число строк должно соответствовать количеству элементов в параметре A-T, открывающий вектор, s. Количество столбцов должно соответствовать количеству элементов в параметре A-T, векторе перепада давлений, dp.

Зависимости

Этот параметр активен, если для параметра Area characteristics установлено значение Different for each flow path и параметр Параметризация модели (Model parameterization) имеет значение Pressure-flow characteristic.

Смещения открытия клапана

Отверстие отверстия проточного тракта P-A при нулевом смещении золотника. Задайте положительное смещение для моделирования подкладного клапана или отрицательное смещение для моделирования перекрывающегося клапана. Значение по умолчанию 0 соответствует нулевому клапану.

Отверстие отверстия проточного тракта А-Т при нулевом смещении золотника. Задайте положительное смещение для моделирования подкладного клапана или отрицательное смещение для моделирования перекрывающегося клапана. Значение по умолчанию 0 соответствует нулевому клапану.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

.
Представлен в R2017a