Привод патронного клапана (IL)

Исполнительный механизм, поддерживающий равновесие между давлением клапана и пилот-сигнала в системе изотермической жидкости

развернуть все на странице

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Приводы клапанов и силы

Описание

Блок привода патронного клапана (IL) моделирует привод, который поддерживает равновесие между давлением клапана и пилотной линии. Клапан между отверстиями А и В остается закрытым до тех пор, пока не будет превышена сила предварительного нагружения пружины, в этот момент поршень начинает двигаться. Положение поршня выводится в виде физического сигнала в отверстии S. Схема 4-портового привода клапана cqrridge показана ниже.

Баланс сил привода

Поршень исполнительного механизма перемещается для регулирования давления в камере исполнительного механизма, которое поддерживает равновесие между давлением в отверстии исполнительного механизма и давлением в пилотной линии:

$_{}_{pAAA} +_{}_{} {pBAB}_{=}_{Fpreload +}$ Fpilot,

где:

pA и pB - давления в портах A и B.
AX рассчитывается из отношения площади порта A к площади порта X.
AB - это область порта B, $_{AX} -_{}$ AA, если для параметра Количество напорных портов установлено значение 3. Если для параметра Number of pressure ports установлено значение 4, AB - $_{AX} -_{} {AA}_{}$ + AY.
Fpreload - начальная сила пружины в системе.
Fpilot имеет значение $_{}_{pXAX}$ , если для параметра Number of pressure ports установлено значение 3 и $_{}_{pXAX} +_{}_{}$ pYAY, если для параметра Number of pressure ports установлено значение 4.

Положение поршня

Установившееся перемещение поршня рассчитывается как:

$_{xsteady} \frac{=}{} \frac{{Fαk}_{} =_{} FA_{+ FB} -_{Fpilot}}{-}$ Fpreloadk,

где λ - ориентация открытия, которая задает движение в положительном направлении (удлинение) или в отрицательном направлении (уборка). Динамическое изменение перемещения поршня:

${\overset{}{}}_{} \frac{_{}_{}}{x˙dyn=xsteady−xdynτ},$

где start- постоянная времени исполнительного механизма. Когда ${\overset{}{}}_{} \frac{_{}}{x˙dyn=xdynτ} .$ меньше силы предварительной нагрузки пружины, xsteady = 0.

Если ${\overset{}{}}_{} \frac{_{}}{x˙dyn=xdynτ} .$ больше суммы силы предварительной нагрузки и kxstroke, xsteady = xstroke.

Открывающая динамика

Если моделируют динамику открытия, то в реакцию потока на смоделированное управляющее давление вводят запаздывание. pcontrol становится динамическим управляющим давлением, pdyn; в противном случае контроль представляет собой стационарное давление. Мгновенное изменение динамического управляющего давления вычисляется на основе постоянной времени открытия (Opening time constant),

${\overset{}{}}_{} \frac{_{}_{}}{p˙dyn=pcontrol−pdynτ} .$

По умолчанию для параметра Динамика открытия установлено значение Off.

Численно сглаженная сила

Когда привод близок к полному удлинению или полной уборке, можно сохранить численную устойчивость в моделировании, настроив коэффициент сглаживания блока. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным силам, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних точках движения поршня.

Нормализованная сила рассчитывается как:

$\overset{}{F}^\frac{_{=}_{FA} +_{FB -}_{FPперезарядка}}{-_{}}$ FPilotkxstroke.

Коэффициент сглаживания s применяется к нормированной силе:

${\overset{}{F}}_{^X,} \frac{}{сглаженный} \frac{=}{} \sqrt{{\overset{12}{}}_{}^{+} {\frac{}{12F}}^{^}} \frac{}{X2} \sqrt{{{\overset{}{+}}_{(} s4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (F ^ X − 1) 2 + (s4) 2,

Допущения и ограничения

Внутренние объемы жидкости не моделируются в этом блоке. Массовый расход через порты A, B, X и Y отсутствует.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Напорный порт
изотермическая жидкость

Напорный канал, связанный с входом клапана.

`B` - Напорный порт
изотермическая жидкость

Напорный канал, связанный с выходом клапана.

`X` - Напорный порт
изотермическая жидкость

Напорный порт на конце тарели.

`Y` - Напорный порт
изотермическая жидкость

Напорный порт пилота. Чтобы включить этот порт, установите для параметра Number of pressure ports значение 4.

Продукция

развернуть все

`S` - Положение тарели, м
физический сигнал

Положение тарели в м, указанное как физический сигнал.

Параметры

развернуть все

`Number of pressure ports` - Количество напорных портов пилота
`3` (по умолчанию) | `4`

Количество портов давления пилота. Порт X измеряет давление в конце тарельчатого клапана. Установка для этого параметра значения 4 активизирует дополнительный порт пилот-стороны Y.

`Port A poppet area` - Площадь поперечного сечения порта A
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения порта А.

`Port A poppet to port X pilot area ratio` - Отношение площади входа к площади пилотного порта
`0.5` (по умолчанию) | положительный скаляр

Отношение входного отверстия, A, к напорному отверстию пилот-сигнала, X. Это значение используется для расчета усилия в порту X.

`Port Y pilot area` - Площадь поперечного сечения порта Y
`1.5e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения порта Y.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Number of pressure ports значение 4.

`Spring preload force` - Исходное усилие пружины
`25 N` (по умолчанию) | положительный скаляр

Усилие пружины в клапане, обусловленное предварительной нагрузкой пружины. Этот параметр является пороговым значением, которое при добавлении к давлению пилот-сигнала в окнах X и Y уравновешивает открытие клапана из-за давления в окнах A и B.

`Spring stiffness` - Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Жесткость пружины постоянна.

`Poppet stroke` - Максимальное расширение тарельчатого клапана
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальное расширение тарельчатого клапана.

`Smoothing factor` - Коэффициент численного сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

Коэффициент непрерывного сглаживания, который вводит слой постепенного изменения положения поршня, когда он близок к полному удлинению или полному втягиванию. Установите для этого значения ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

`Connected valve opening orientation` - Направление перемещения тарели
`Positive displacement opens valve` (по умолчанию) | `Negative displacement opens valve`

Направление перемещения тарельчатого клапана, открывающего соединенный клапан. Установка для этого параметра значения Positive displacement opens valve указывает расширение тарельчатого элемента. Установка для параметра значения Negative displacement opens valve указывает уборку тарельчатого клапана.

`Actuator dynamics` - Учитывать ли переходные процессы при срабатывании
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывать ли переходные эффекты в положении катушки из-за срабатывания. Установка динамики привода в значение On аппроксимирует движение исполнительного механизма путем введения запаздывания первого порядка в положение катушки. Постоянная времени исполнительного механизма также влияет на смоделированную динамику.

`Actuator time constant` - Постоянная времени перемещения поршня
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр

Константа, фиксирующая время, необходимое для достижения поршнем установившегося состояния при перемещении из одного положения в другое. Этот параметр влияет на моделируемую динамику привода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Динамика привода значение On.

См. также

3-Way Направленный клапан (IL) | Вставка патронного клапана (IL) | Привод пилотного клапана (IL) | Контрольный клапан с пилотным управлением (IL) | Челночный клапан (IL)

Представлен в R2020a

Документация

Привод патронного клапана (IL)

Описание

Баланс сил привода

Положение поршня

Открывающая динамика

Численно сглаженная сила

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` - Напорный порт
изотермическая жидкость

`B` - Напорный порт
изотермическая жидкость

`X` - Напорный порт
изотермическая жидкость

`Y` - Напорный порт
изотермическая жидкость

Продукция

`S` - Положение тарели, м
физический сигнал

Параметры

`Number of pressure ports` - Количество напорных портов пилота
`3` (по умолчанию) | `4`

`Port A poppet area` - Площадь поперечного сечения порта A
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Port A poppet to port X pilot area ratio` - Отношение площади входа к площади пилотного порта
`0.5` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Port Y pilot area` - Площадь поперечного сечения порта Y
`1.5e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

`Spring preload force` - Исходное усилие пружины
`25 N` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Spring stiffness` - Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Poppet stroke` - Максимальное расширение тарельчатого клапана
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Smoothing factor` - Коэффициент численного сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

`Connected valve opening orientation` - Направление перемещения тарели
`Positive displacement opens valve` (по умолчанию) | `Negative displacement opens valve`

`Actuator dynamics` - Учитывать ли переходные процессы при срабатывании
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Actuator time constant` - Постоянная времени перемещения поршня
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

Документация

Привод патронного клапана (IL)

Описание

Баланс сил привода

Положение поршня

Открывающая динамика

Численно сглаженная сила

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A - Напорный порт изотермическая жидкость

B - Напорный порт изотермическая жидкость

X - Напорный порт изотермическая жидкость

Y - Напорный порт изотермическая жидкость

Продукция

S - Положение тарели, м физический сигнал

Параметры

Number of pressure ports - Количество напорных портов пилота 3 (по умолчанию) | 4

Port A poppet area - Площадь поперечного сечения порта A 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Port A poppet to port X pilot area ratio - Отношение площади входа к площади пилотного порта 0.5 (по умолчанию) | положительный скаляр

Port Y pilot area - Площадь поперечного сечения порта Y 1.5e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Spring preload force - Исходное усилие пружины 25 N (по умолчанию) | положительный скаляр

Spring stiffness - Постоянная жесткость 15e3 N/m (по умолчанию) | положительный скаляр

Poppet stroke - Максимальное расширение тарельчатого клапана 5e-3 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Smoothing factor - Коэффициент численного сглаживания 0.01 (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

Connected valve opening orientation - Направление перемещения тарели Positive displacement opens valve (по умолчанию) | Negative displacement opens valve

Actuator dynamics - Учитывать ли переходные процессы при срабатывании Off (по умолчанию) | On

Actuator time constant - Постоянная времени перемещения поршня 0.1 s (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Напорный порт
изотермическая жидкость

`B` - Напорный порт
изотермическая жидкость

`X` - Напорный порт
изотермическая жидкость

`Y` - Напорный порт
изотермическая жидкость

`S` - Положение тарели, м
физический сигнал

`Number of pressure ports` - Количество напорных портов пилота
`3` (по умолчанию) | `4`

`Port A poppet area` - Площадь поперечного сечения порта A
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Port A poppet to port X pilot area ratio` - Отношение площади входа к площади пилотного порта
`0.5` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Port Y pilot area` - Площадь поперечного сечения порта Y
`1.5e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Spring preload force` - Исходное усилие пружины
`25 N` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Spring stiffness` - Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Poppet stroke` - Максимальное расширение тарельчатого клапана
`5e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Smoothing factor` - Коэффициент численного сглаживания
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0,1]

`Connected valve opening orientation` - Направление перемещения тарели
`Positive displacement opens valve` (по умолчанию) | `Negative displacement opens valve`

`Actuator dynamics` - Учитывать ли переходные процессы при срабатывании
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Actuator time constant` - Постоянная времени перемещения поршня
`0.1 s` (по умолчанию) | положительный скаляр