Подушка цилиндра (IL)

Подушка в цилиндре в изотермической жидкостной сети

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Исполнительные механизмы/Вспомогательные компоненты

Описание

Блок Cylinder Cushion (IL) моделирует подушку цилиндра в изотермической жидкостной сети. Подушка замедляет шток цилиндра, когда он приближается к концу хода, ограничивая скорость потока, выходящего из камеры цилиндра. На приведенном ниже рисунке показана типовая конструкция подушки цилиндра [1].

Типовая конструкция подушки цилиндра

Когда поршень движется к крышке (слева на чертеже), плунжер (амортизирующая втулка) входит в камеру в крышке и создает дополнительное сопротивление жидкости, выходящей из камеры цилиндра. Замедление поршня начинается, когда плунжер входит в отверстие в крышке и закрывает выход основной жидкости. В этом состоянии текучая среда протекает через зазор между цилиндром и крышкой через амортизирующий клапан. Это ограничивает скорость потока, выходящего из камеры цилиндра, и уменьшает начальную скорость поршня.

Устройство содержит обратный клапан между цилиндром и колпачком. Обратный клапан облегчает реакцию поршня во время уборки, обеспечивая путь потока между крышкой и камерой цилиндра.

Подушка цилиндра представляет собой композит из переменного отверстия, неподвижного отверстия и обратного клапана. Регулируемое отверстие обеспечивает изменяемое отверстие между плунжером и полостью торцевой крышки. Неподвижное отверстие соединяет поршневую камеру с подушечной камерой. Обратный клапан обеспечивает путь потока между подушечной камерой и поршневой камерой только во время уборки поршня.

Блок подушки цилиндра (IL) представляет собой составной компонент, состоящий из следующих блоков, показанных на рисунке:

Блок локального ограничения (IL), моделирующий амортизирующий клапан.
Блок обратного клапана (IL), моделирующий обратный клапан.
Блок диафрагмы (IL), который моделирует переменный зазор между плунжером и торцевой крышкой.
Блок датчика идеального поступательного движения, который преобразует разделение между плунжером и полостью в торцевой крышке в физический сигнал. Этот сигнал управляет открытием блока диафрагмы (IL).

Блок Cylinder Cushion (IL) является строительным блоком привода. Исполнительный механизм однократного или двойного действия может дополнительно включать цилиндрические подушки для замедления движения поршня вблизи концов хода. Это предотвращает экстремальные удары, когда поршень останавливается концевыми крышками.

Отверстия А и В представляют собой отверстия для сохранения изотермической жидкости, связанные с входным и выходным отверстиями камеры соответственно. Порт R является механическим поступательным консервационным отверстием, соединенным с поршневым плунжером. Порт С представляет собой механический поступательный консервационный порт, который соответствует конструкции зажима цилиндра. Блок создает амортизирующий эффект для расхода от порта B к порту A. Обратный клапан в блоке ориентирован от порта A к порту B.

Уравнение для площади переменной диафрагмы

В регулируемом отверстии предполагается, что когда плунжер находится далеко от подушки, площадь отверстия полностью открыта и равна $_{}^{} πDplunger2/4$ , где Dплунжер - диаметр круглого плунжера. Кроме того, когда плунжер находится в подушке, отверстие полностью закрыто, и площадь отверстия равна площади утечки. Когда плунжер перемещается близко к подушке, текучая среда течет радиально из цилиндрической камеры в камеру крышки через зазор между плунжером и отверстием в крышке. Поэтому можно предположить, что площадь отверстия изменяется линейно с перемещением поршня между максимальной площадью и площадью утечки. Площадь отверстия для данного положения поршня вычисляется как:

$\begin{array}{l} \begin{matrix} _{} & _{} \end{matrix}_{} \\ \begin{matrix} _{} & _{}_{} \frac{_{}}{} \end{matrix} \\ \begin{matrix} \frac{_{}_{}}{\frac{_{}}{S={Sleak,εxpiston≤LplungerSmax,εxpiston≥Lplunger+Dplunger4Smax−SleakDplunger4}} (_{} αxpiston_{-} {Lplunger}_{) +} & _{Sleak,}_{Lplunger <}_{αxpiston} < \end{matrix} \frac{_{}}{Lplunger} \end{array}$ + Dplunger4

где:

S - площадь отверстия для данного положения поршня.
Sleak - зона утечки.
Splunger - площадь поперечного сечения плунжера Cushion.
Smax - максимальная площадь диафрагмы. Он равен Splunger.
xpiston - смещение поршня. (В качестве параметра блока необходимо указать начальное смещение поршня x0_{, поршня}.)
start- механическая ориентация привода подушки цилиндра (1 если смещение указывает на положительное движение, -1 если смещение движется в отрицательном направлении).
Lplunger - длина плунжера Cushion.
Dplunger - диаметр плунжера Cushion.

Численно сглаженная площадь и давление

В крайних точках области диафрагмы и диапазона давления обратного клапана можно поддерживать численную устойчивость при моделировании, регулируя коэффициент сглаживания блока. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным площадям и давлению клапанов, но в первую очередь влияет на моделирование в крайних пределах этих диапазонов.

Нормированная площадь диафрагмы рассчитывается как:

$\overset{}{S}^\frac{= (_{S -}}{_{Sleak)} (_{Смакс}} -$ Sleak).

Коэффициент сглаживания f применяется к нормализованной области:

${\overset{}{S}}_{^} \frac{сглажен}{} = \frac{}{} \sqrt{{\overset{}{12}}_{}^{+} {\frac{}{12S}}^{^}} \frac{2}{} \sqrt{{+ \overset{(}{} f4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (S ^ − 1) 2 + (f4) 2.

Сглаженная площадь отверстия:

$_{Ssmoothed} {\overset{}{=}}_{S^}_{сглаженный} (_{Smax} -_{Sleak})$ + Sleak.

Аналогичным образом нормированное давление клапана составляет:

$\overset{}{p}^\frac{= (_{p -}}{_{pcracking)} (_{pmax -}}$ pcracking).

где:

_pcracking - перепад давления крекинга обратного клапана.
_pmax - максимальный перепад давления обратного клапана.

Сглаживание, применяемое к нормализованному давлению:

${\overset{}{p}}_{^} \frac{сглаженный}{} = \frac{}{} \sqrt{{\overset{}{12}}_{}^{+} {\frac{}{12p}}^{^}} \frac{2}{} \sqrt{{+ \overset{(}{} f4)}^{} 2 {\frac{-}{}}^{12}}$ (p ^ − 1) 2 + (f4) 2,

и сглаженное давление составляет:

$_{psmoothed} {\overset{}{=}}_{p^}_{сглаженный} (_{pmax -}_{pcracking) +}$ pcracking.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Входное отверстие жидкости в камеру подушки.

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Выходное отверстие жидкости из подушки

`R` - Стержень
механический поступательный

МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ КОНСЕРВИРУЮЩЕЕ ОТВЕРСТИЕ, СВЯЗАННОЕ СО СКОРОСТЬЮ И СИЛОЙ ПЛУНЖЕРА поршня

`C` - Дело
механический поступательный

МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ КОНСЕРВАЦИОННОЕ ОТВЕРСТИЕ, СОЕДИНЕННОЕ С ОПОРНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ ЦИЛИНДРА.

Параметры

развернуть все

Подушечный плунжер

`Cushion plunger cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения плунжера подушки
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения плунжера подушки, которая принимается круглой. Площадь равна $_{}^{} πDplunger2/4$ , где Дплунжер - диаметр круглого плунжера.

`Cushion plunger length` - Длина плунжера подушки
`1e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Длина плунжера подушки.

`Actuator piston initial displacement` - Начальное перемещение закрепленного поршня
`0 m` (по умолчанию) | скаляр

Перемещение поршня в цилиндре в начале моделирования. Это смещение определяет начальную площадь переменного отверстия, которое моделирует переменный зазор между плунжером и торцевой крышкой.

Зависимости

Если для параметра блока механической ориентации привода установлено значение Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, значение начального перемещения поршня должно быть положительным или нулевым.

Если для параметра блока механической ориентации привода установлено значение Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, значение начального перемещения поршня должно быть отрицательным или нулевым.

`Actuator mechanical orientation` - Направление перемещения поршня
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

Направление перемещения поршня присоединенного исполнительного блока. Если для этого параметра установлено значение Pressure at A causes positive displacement of R relative to Cпоршень проходит, когда R-C является положительным. Если для этого параметра установлено значение Pressure at A causes negative displacement of R relative to Cпоршень втягивается, когда R-C является положительным.

Клапаны

`Cushion orifice area` - Площадь диафрагмы амортизирующего клапана
`1e-6 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Постоянная площадь отверстия клапана, через которое текучая среда течет из камеры цилиндра в камеру крышки, когда плунжер находится внутри отверстия в крышке.

`Leakage area between plunger and cushion sleeve` - Общая площадь протечки, когда плунжер находится внутри отверстия колпачка
`1e-7 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Общая площадь возможных протечек при нахождении плунжера внутри отверстия колпачка (втулки подушки). Площадь зазора моделирования переменного отверстия между плунжером и втулкой подушки равна этой площади утечки, когда смещение поршня меньше или равно параметру длины плунжера подушки.

`Check valve cracking pressure differential` - Перепад давления, при котором обратный клапан начинает открываться
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

Минимальный перепад давления на обратном клапане, при котором клапан начинает открываться. Обратный клапан обеспечивает свободный поток жидкости из подушки в поршневую камеру, но не обеспечивает поток в противоположном направлении.

`Check valve maximum pressure differential` - Перепад давления, необходимый для полного открытия обратного клапана
`0.1 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

Перепад давления на обратном клапане, необходимый для полного открытия клапана. Значение этого параметра должно быть больше, чем значение параметра перепада давления крекинга обратного клапана. Обратный клапан обеспечивает свободный поток жидкости из подушки в поршневую камеру, но не обеспечивает поток в противоположном направлении.

`Check valve maximum area` - Зона открытия при полном открытии обратного клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь прохода обратного клапана, когда клапан полностью открыт.

`Check valve leakage area` - Общая площадь протечек при полном закрытии обратного клапана
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Общая площадь возможных протечек при полном закрытии обратного клапана.

`Smoothing factor` - Количество сглаживания, применяемое к функциям обратного клапана и регулируемой площади отверстия
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр

Коэффициент непрерывного сглаживания, который вносит слой постепенного изменения в реакцию потока, когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении. Установите для этого значения ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.

Ссылки

[1] Ронер, P. Промышленное гидравлическое управление. Четвертое издание. Брисбен: Джон Уайли и сыновья, 1995.

См. также

Трение цилиндра (IL) | Привод двойного действия (IL) | Привод одностороннего действия (IL)

Представлен в R2020a

Документация

Подушка цилиндра (IL)

Описание

Уравнение для площади переменной диафрагмы

Численно сглаженная площадь и давление

Порты

Сохранение

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`R` - Стержень
механический поступательный

`C` - Дело
механический поступательный

Параметры

Подушечный плунжер

`Cushion plunger cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения плунжера подушки
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Cushion plunger length` - Длина плунжера подушки
`1e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Actuator piston initial displacement` - Начальное перемещение закрепленного поршня
`0 m` (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

`Actuator mechanical orientation` - Направление перемещения поршня
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

Клапаны

`Cushion orifice area` - Площадь диафрагмы амортизирующего клапана
`1e-6 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Leakage area between plunger and cushion sleeve` - Общая площадь протечки, когда плунжер находится внутри отверстия колпачка
`1e-7 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Check valve cracking pressure differential` - Перепад давления, при котором обратный клапан начинает открываться
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Check valve maximum pressure differential` - Перепад давления, необходимый для полного открытия обратного клапана
`0.1 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Check valve maximum area` - Зона открытия при полном открытии обратного клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Check valve leakage area` - Общая площадь протечек при полном закрытии обратного клапана
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Smoothing factor` - Количество сглаживания, применяемое к функциям обратного клапана и регулируемой площади отверстия
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр

Ссылки

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

Документация

Подушка цилиндра (IL)

Описание

Уравнение для площади переменной диафрагмы

Численно сглаженная площадь и давление

Порты

Сохранение

A - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

B - Жидкостное отверстие изотермическая жидкость

R - Стержень механический поступательный

C - Дело механический поступательный

Параметры

Подушечный плунжер

Cushion plunger cross-sectional area - Площадь поперечного сечения плунжера подушки 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Cushion plunger length - Длина плунжера подушки 1e-3 m (по умолчанию) | положительный скаляр

Actuator piston initial displacement - Начальное перемещение закрепленного поршня 0 m (по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Actuator mechanical orientation - Направление перемещения поршня Pressure at A causes positive displacement of R relative to C (по умолчанию) | Pressure at A causes negative displacement of R relative to C

Клапаны

Cushion orifice area - Площадь диафрагмы амортизирующего клапана 1e-6 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Leakage area between plunger and cushion sleeve - Общая площадь протечки, когда плунжер находится внутри отверстия колпачка 1e-7 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Check valve cracking pressure differential - Перепад давления, при котором обратный клапан начинает открываться 0.01 MPa (по умолчанию) | положительный скаляр

Check valve maximum pressure differential - Перепад давления, необходимый для полного открытия обратного клапана 0.1 MPa (по умолчанию) | положительный скаляр

Check valve maximum area - Зона открытия при полном открытии обратного клапана 1e-4 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Check valve leakage area - Общая площадь протечек при полном закрытии обратного клапана 1e-10 m^2 (по умолчанию) | положительный скаляр

Smoothing factor - Количество сглаживания, применяемое к функциям обратного клапана и регулируемой площади отверстия 0.01 (по умолчанию) | положительный скаляр

Ссылки

См. также

Документация по жидкостям Simscape

Поддержка

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`B` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

`R` - Стержень
механический поступательный

`C` - Дело
механический поступательный

`Cushion plunger cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения плунжера подушки
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Cushion plunger length` - Длина плунжера подушки
`1e-3 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Actuator piston initial displacement` - Начальное перемещение закрепленного поршня
`0 m` (по умолчанию) | скаляр

`Actuator mechanical orientation` - Направление перемещения поршня
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

`Cushion orifice area` - Площадь диафрагмы амортизирующего клапана
`1e-6 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Leakage area between plunger and cushion sleeve` - Общая площадь протечки, когда плунжер находится внутри отверстия колпачка
`1e-7 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Check valve cracking pressure differential` - Перепад давления, при котором обратный клапан начинает открываться
`0.01 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Check valve maximum pressure differential` - Перепад давления, необходимый для полного открытия обратного клапана
`0.1 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Check valve maximum area` - Зона открытия при полном открытии обратного клапана
`1e-4 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Check valve leakage area` - Общая площадь протечек при полном закрытии обратного клапана
`1e-10 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Smoothing factor` - Количество сглаживания, применяемое к функциям обратного клапана и регулируемой площади отверстия
`0.01` (по умолчанию) | положительный скаляр