4-ходовой, 3-позиционный направленный клапан в изотермической жидкостной системе
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и диафрагмы/Направленные регулирующие клапаны

Распределительный клапан С 3 положениями С 4 путями (IL) блок моделирует клапан с четырьмя открытиями в изотермической жидкой сети, как правило, между приводом, насосом и баком. Управление работой клапана осуществляется одним золотником, смещенным по сигналу в порту S. Можно задать базовую конфигурацию клапана, указав отверстия, которые открыты, когда золотник находится в нейтральном положении. (по центру 0 м) в параметре «Открытые соединения нейтрального положения катушки», когда катушка перемещается в положительном направлении в параметре «Открытые соединения положительного положения катушки» и когда катушка перемещается в отрицательном направлении в «Открытые соединения отрицательного положения катушки».
Модель открытия клапана можно задать в параметре параметризации диафрагмы как линейную зависимость или функцию пользовательских данных, которые можно применить к одному или ко всем путям потока в клапане.
Пример настройки клапана

В данном примере конфигурации для открытых соединений нейтрального положения катушки установлено значение All closed. Когда золотник находится в нейтральном положении, все отверстия закрыты для потока:

В этой конфигурации для разомкнутых соединений отрицательного положения катушки установлено значение P-A and B-T. Когда сигнал на порте S перемещает катушку в отрицательное положение, пути между портами P и A и между портами B и T открыты для потока. Пути между портами P и B и портами A и T закрыты для потока:

В этой конфигурации для открытых соединений положительного положения катушки установлено значение P-B and A-T. Когда сигнал на порте S переводит катушку в положительное положение, тракты между портами P и B и между портами A и T открыты для потока и тракты между портами P и A и между портами B и T закрыты:

Схематически эта конфигурация показана следующим образом:

Левая сторона соответствует положительному положению, а правая сторона - отрицательному положению.
Ход золотника - это величина перемещения золотника, которую отверстие полностью открывает из закрытого положения и определяется для каждого отверстия, выбранного на вкладке Конфигурация клапана (Valve Configuration). В таблице ниже показано, как рассчитывается ход в соответствии с параметрами отверстия клапана и характеристиками канала потока.
Обводка катушки на основе параметризации и траектории потока
| Параметризация диафрагмы | Идентично для всех путей потока | Разные для каждого пути потока |
|---|---|---|
| Линейный - площадь и ход катушки | Определяется параметром перемещения золотника между закрытым и открытым отверстием | Определяется параметром перемещения золотника между закрытым и открытым отверстием для каждого отверстия |
| Табличные данные - площадь и ход катушки | Разница между первым и последним элементами параметра вектора перемещения катушки | Разность между первым и последним элементами параметра вектора перемещения катушки для каждого отверстия |
| Табличные данные - Объемный расход по сравнению с ходом катушки и перепадом давления | Разница между первым и последним элементами вектора хода катушки, параметр ds | Разность между первым и последним элементами вектора перемещения катушки, параметр ds для каждого отверстия |
В разделе Визуализация отверстий отверстий (Visualize Origination Openes) описывается, как увидеть ориентацию всех отверстий клапана.
Направление перемещения золотника, сигнализируемое в отверстии S, зависит от хода золотника и ориентации диафрагмы:
Определение диафрагмы и направление перемещения катушки
| Положение золотника при открытой диафрагме | Ход золотника, ΔS |
|---|---|
| Всегда закрыт (отверстие не выбрано ни в одной конфигурации положения золотника) | Н/Д |
| Всегда открыт (отверстие выбрано в положительной, нейтральной и отрицательной конфигурациях положения золотника) | Н/Д |
| Отрицательный | Ход катушки Smax + - S |
| Отрицательный и нейтральный | Ход катушки Smax + - S |
| Положительный | Smax + ход катушки + S |
| Положительные и нейтральные | Smax + ход катушки + S |
| Нейтральный | | Smax | + штрих катушки - | S | |
| Положительные и отрицательные | - | Smax | + штрих катушки - | S | |
Где Smax - положение катушки на максимальной площади отверстия, определенной для каждого отверстия.
Проверка непротиворечивости для параметра открытых соединений положения нейтральной катушки проверяет, что
Любое отверстие, указанное в открытых соединениях положения нейтральной катушки, открыто, когда сигнал в S равен 0.
Любая диафрагма, которая не указана в открытых соединениях нейтрального положения катушки, закрывается, когда сигнал в S равен 0.
При необходимости можно получить предупреждение или ошибку при нарушении этой проверки.
Возможные конфигурации Распределительного клапана С 3 положениями С 4 путями (IL) блок показывают ниже.
Примечание
Этот блок включает все конфигурации от Гидравлических (Изотермических) блоков библиотеки Распределительный клапан С 4 путями и Распределительные клапаны С 4 путями - K.
4-Way 3-Position Конфигурация направленного клапана
| Конфигурация | Значения параметров |
|---|---|
| Все четыре отверстия закрыты в нейтральном положении. (по умолчанию)
|
| Все четыре отверстия открыты в нейтральном положении.
|
| Отверстия A-T и B-T закрыты. Отверстия P-A и P-B перекрываются.
|
| Отверстия A-T и B-T открыты. Отверстия P-A и P-B перекрываются.
|
| Отверстия P-A и A-T открыты в нейтральном положении. Отверстия P-B и B-T перекрываются.
|
| Отверстие А-Т открыто в нейтральном положении. Отверстия P-B, A-T и B-T перекрываются.
|
| Диафрагма В-Т открыта в нейтральном положении. Отверстия P-A, P-B и A-T перекрываются.
|
| Отверстия P-A и P-B открыты. Отверстия A-T и B-T перекрываются.
|
| Отверстие Р-А открыто в нейтральном положении. Отверстия P-B, A-T и B-T перекрываются.
|
| Отверстие Р-В открыто в нейтральном положении. Отверстия P-A, A-T и B-T перекрываются.
|
| Отверстия P-B и B-T открыты в нейтральном положении. Отверстия P-A и A-T перекрываются.
|
| Отверстия P-A, P-B, A-T и B-T закрыты в нейтральном положении. Р-Т открывается в нейтральном положении и закрывается при смещении золотника.
|
| Диафрагма P-A является постоянной диафрагмой. Отверстия P-B, A-T и B-T открыты в нейтральном положении.
|
| Диафрагма P-B является постоянной диафрагмой. Отверстия P-A, A-T и B-T открыты в нейтральном положении.
|
| Диафрагма Р-А закрыта в нейтральном положении. Порты A и T не образуют траекторию потока.
|
| Диафрагма Р-В закрыта в нейтральном положении. Порты B и T не образуют траекторию потока.
|
| Диафрагма Р-А закрыта в нейтральном положении. Отверстие А-Т открыто в нейтральном положении.
|
| Диафрагма Р-В закрыта в нейтральном положении. Диафрагма В-Т открыта в нейтральном положении.
|
| Диафрагма Р-В закрыта в нейтральном положении. Диафрагма Р-Т открыта в нейтральном положении. Порты A и T не образуют траекторию потока.
|
| Диафрагма Р-А закрыта в нейтральном положении. Диафрагма Р-Т открыта в нейтральном положении. Порты A и T не образуют траекторию потока.
|
Параметр параметризации диафрагмы задает модель для открытой области или объемного расхода через одно или все отверстия клапана. Блок применяет одни и те же данные для всех путей потока, если для параметра Area characteristics установлено значение Identical for all flow paths; в противном случае отдельные параметризации применяются для Different for all flow paths установка. Можно моделировать открытие клапана тремя способами:
Linear - area vs. spool travel
Площадь открытия представляет собой линейную функцию положения катушки, принимаемой в качестве сигнала на порте S:
Алеак,
где:
ΔS - ход золотника, определенный в разделе Определение диафрагмы (Definition) и Направление хода золотника (Spool Travel Direction).
ΔSmax - ход золотника между закрытым и открытым отверстием.
Amax - максимальная площадь диафрагмы.
Алеак - зона утечки.

Tabulated data - Area vs. spool travel
Предоставьте векторы перемещения катушки для вашей системы или для отдельных путей потока между портами P, A, B и T. Эти данные будут использоваться для расчета взаимосвязи между площадью диафрагмы и смещением катушки. Интерполяция используется для определения площади открытия между заданными точками данных. Aleak и Amax - первый и последний параметры вектора площади открытия соответственно.

Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop
Обеспечьте векторы путешествия и спада давления шпульки и зависимое, 2-е множество объемного расхода. Интерполяция используется для определения расхода между заданными точками данных. Массовый расход является произведением объемного расхода и локальной плотности.

Если клапан находится в близком или близком к закрытому положении при линейной параметризации, можно сохранить численную устойчивость при моделировании, настроив коэффициент сглаживания блока. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным областям, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних точках области клапана.
Нормированная площадь клапана рассчитывается как:
Алеак).
Коэффициент сглаживания s применяется к нормализованной области:
(A ^ − 1) 2 + (s4) 2.
Сглаженная площадь клапана:
+ Aleak.
Чтобы визуализировать смещения катушек и максимальное смещение, щелкните правой кнопкой мыши блок и выберите «Жидкости» > «Печать характеристик клапана». На графике показаны отверстия, выбранные на вкладке Конфигурация клапана (Valve Configuration). Оси задаются выбором параметризации диафрагмы и являются следующими:
Площадь диафрагмы по сравнению с положением катушки
Объемный расход по сравнению с положением катушки, запрошенным при определенном перепаде давления
Если положительные, нейтральные и отрицательные настройки на вкладке Конфигурация клапана (Valve Configuration) имеют одно и то же отверстие, отверстие отверстия отображается как константа.
При каждом изменении параметров блока нажмите кнопку «Применить» в нижней части диалогового окна, затем нажмите кнопку «Перезагрузить данные» в окне рисунка.
На рисунке ниже показан пример конфигурации клапана. На вкладке Конфигурация клапана (Valve Configuration):
Положительное положение разомкнутых соединений золотника установлено в P-A and B-T.
Для разомкнутых соединений нейтрального положения золотника установлено значение P-T only.
Для разомкнутых соединений отрицательного положения катушки установлено значение P-B and A-T.
На вкладке «Диафрагма P-A»:
Положение золотника при максимальной площади отверстия P-A установлено в 2.5e-3 m.
Все остальные позиции катушки имеют значения по умолчанию.
Пример визуализации положения катушки

Визуализация показывает, что отверстие P-A открыто между положением катушки в -2.53e-3 и 2.53e-3 М. Из-за спецификации, что отверстие P-A открыто, только когда золотник смещен в положительном направлении, проверка согласованности для нейтрального золотника и положения открытых соединений установлена в Warning возвращает:
Warning: P-A orifice must be closed when the spool is in the neutral position. Adjust Spool position at maximum P-A orifice area, Neutral spool position open connections, or Consistency check for neutral spool position open connections. Right-click on the block and select Fluids > Plot Valve Characteristics to view the area or flow of each connection versus spool position.
Чтобы устранить это предупреждение, можно:
Измените положение катушки при максимальной площади отверстия P-A на значение, превышающее 0,005 м.
Изменить проверку непротиворечивости для открытых соединений положения нейтральной катушки на None.
Измените конфигурацию клапана, установив в положение Neutral spool position open connections значение P-A only.
Предварительная параметризация Распределительного клапана С 3 положениями С 4 путями (IL) блок с данными производителя доступна. Эти данные позволяют моделировать определенный компонент поставщика.
Чтобы загрузить предопределенную параметризацию,
Нажмите гиперссылку «Select a predefined parameterization» в Распределительном клапане С 3 положениями С 4 путями (IL) описание диалога блока.
Выберите элемент в раскрывающемся меню и нажмите кнопку «Обновить блок с выбранным элементом».
При изменении каких-либо параметров после загрузки параметризации можно проверить изменения, щелкнув Сравнить параметры блока с выбранной деталью (Compare block settings with selected party. any difference in settings of the block and defined parameterization with the MATLAB command window).
Следует отметить, что невозможно установить различные значения для одного и того же отверстия как для положительного, так и для отрицательного смещения управляющего элемента. Кроме того, область открытия отражается вокруг нейтрального положения.
Примечание
Предопределенные параметризации компонентов Simscape используют доступные источники данных для предоставления значений параметров. Для заполнения недостающих данных используются инженерные суждения и упрощающие допущения. В результате следует ожидать отклонения между моделируемым и фактическим физическим поведением. Для обеспечения требуемой точности необходимо проверить смоделированное поведение на соответствие экспериментальным данным и при необходимости уточнить модели компонентов.
3-Way Направленный клапан (IL) | 4-Way Направленный клапан (TL) | Привод патронного клапана (IL) | Челночный клапан (IL)