Нормально закрытый или нормально открытый клапан дистанционного управления с гидравлическим управлением
Направленные клапаны
Блок клапанов дистанционного управления с гидравлическим управлением представляет собой гидравлический клапан дистанционного управления в качестве модели на основе технических данных, что означает, что большинство параметров модели обычно доступны в каталогах или листах технических данных производителя. Гидравлические дистанционные регулирующие клапаны широко используются в гидравлических системах в качестве гидравлических переключателей, разгрузочных и последовательных клапанов. Их также можно использовать в качестве предохранительных и редукционных клапанов. Блок покрывает как нормально закрытые, так и нормально открытые конфигурации, показанные на следующем рисунке.
Клапан открывается (закрывается) давлением летчика. Элемент управления клапаном остается в своем исходном положении до тех пор, пока давление пилот-сигнала ниже давления крекинга. При достижении давления растрескивания элемент управления клапаном (золотник, шарик, тарельчатый клапан и т.д.) вытесняется из седла и начинает открывать нормально закрытый клапан или закрывать нормально открытый клапан. Смещение элемента управления прямо пропорционально давлению пилота. Максимальное смещение элемента достигается после того, как давление пилот-сигнала становится равным или больше заданного максимального значения. Максимальная площадь клапана, давление крекинга и максимальное давление являются ключевыми параметрами блока. Эти три параметра обычно указываются в каталогах или листах технических данных.
В дополнение к максимальной площади площадь утечки также требуется для характеристики клапана. Основное назначение параметра состоит не в учете возможной утечки, даже если это также важно, а в поддержании числовой целостности схемы путем предотвращения изоляции части системы после полного закрытия клапана. Изолированная или «зависшая» часть системы может повлиять на вычислительную эффективность и даже вызвать сбой вычислений. Поэтому значение параметра должно быть больше нуля.
Схематические фрагменты на следующей иллюстрации показывают некоторые типичные варианты применения клапана: клапан дистанционного управления (a), клапан сброса давления (b) и клапан снижения давления (c).
Расход через отверстие пропорционален отверстию отверстия и разности давлений через отверстие.
По умолчанию блок не включает динамику открытия клапана, и клапан устанавливает свою площадь открытия непосредственно как функцию давления:
(p)
Добавление динамики открытия клапана обеспечивает непрерывное поведение, которое является более физически реалистичным и особенно полезно в ситуациях с быстрым открытием и закрытием клапана. Область A (p) канала, зависящая от давления, в блочных уравнениях затем становится областью установившегося состояния, и мгновенная область канала отверстия в уравнении потока определяется следующим образом:
Ainit
− A
В любом случае расход через клапан определяется в соответствии со следующими уравнениями:
1/4
Для нормально закрытого клапана мгновенная площадь A (p) прохода отверстия вычисляется по уравнениям :
pmaxAmaxfor pp > = pmax
Для нормально открытого клапана уравнения аналогичны:
pmaxAleakfor pp > = pmax
Остальные уравнения относятся к обеим конфигурациям клапанов:
pcrack
pB,
где
| q | Расход через клапан |
| p | Перепад давления на клапане |
| рА, пБ | Манометрическое давление на клеммах блока |
| стр | Давление на пилотном терминале |
| CD | Коэффициент расхода |
| ρ | Плотность жидкости |
| τ | Постоянная времени для ответа первого порядка открытия клапана |
| t | Время |
| A | Мгновенная площадь прохода диафрагмы |
| A (p) | Площадь прохода диафрагмы, зависящая от давления |
| Ainit | Начальная открытая зона клапана |
| Amax | Полностью открытая зона прохода клапана |
| Протекающий | Зона утечки закрытого клапана |
| pcrack | Давление крекинга клапана |
| pmax | Давление пилота для переключения управляющего органа на максимальное |
| pcr | Минимальное давление турбулентного потока при переходе блока из ламинарного в турбулентный режим |
Минимальное давление для турбулентного потока, pcr, рассчитывают в соответствии со способом спецификации ламинарного перехода:
По соотношению давлений - Переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:
pcr = (pavg + patm) (1 - Blam)
pavg = (pA + pB )/2
где
| pavg | Среднее давление между клеммами блока |
| patm | Атмосферное давление, 101325 Па |
| Двоичный логарифмический метод доступа | Соотношение давлений при переходе между ламинарным и турбулентным режимами (значение параметра отношения давлений ламинарного потока) |
По числу Рейнольдса - Переход от ламинарного к турбулентному режиму определяется следующими уравнениями:
Recr⋅νCD⋅DH) 2
4Aδ
где
| DH | Гидравлический диаметр диафрагмы |
| ν | Кинематическая вязкость жидкости |
| Recr | Критическое число Рейнольдса (значение параметра Критического числа Рейнольдса) |
Соединения А и В являются гидравлическими консервационными отверстиями, связанными с входом и выходом клапана. Соединение X является портом пилот-сигнала, который является гидравлическим консервационным портом, обеспечивающим давление пилот-сигнала. 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,.
Смещение элемента управления линейно пропорционально давлению летчика.
Расход потока не связан с пилотной камерой.
Не учитывается нагрузка на клапан, например, инерция, трение, пружина и т.д.
Выберите конфигурацию клапана: Normally closed valve или Normally open valve. Значение по умолчанию: Normally closed valve.
Максимальная площадь поперечного сечения канала клапана. Значение по умолчанию: 1e-4 м ^ 2.
Уровень давления, при котором элемент управления клапаном отжимается от своего седла и начинает либо открывать, либо закрывать клапан в зависимости от типа клапана. Значение по умолчанию: 3e4 Па.
Контрольное давление, при котором элемент управления клапаном смещается до своего максимального смещения и остается там до тех пор, пока давление не упадет ниже этого уровня. Его значение должно быть выше давления крекинга. Значение по умолчанию: 1.2e5 Па.
Полуэмпирическая характеристика производительности клапана. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или листах технических данных производителя. Значение по умолчанию: 0.7.
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.
Выберите одну из следующих опций:
Do not include valve opening dynamics - Клапан устанавливает площадь проходного отверстия непосредственно в зависимости от давления. Если площадь изменяется мгновенно, то и уравнение расхода. Это значение по умолчанию.
Include valve opening dynamics - Обеспечить непрерывное поведение, которое является более физически реалистичным, путем добавления запаздывания первого порядка во время открытия и закрытия клапана. Используйте эту опцию в гидравлическом моделировании с локальным решателем для моделирования в реальном времени. Эта опция также полезна, если вы заинтересованы в динамике открытия клапана при моделировании переменных шагов.
Постоянная времени для ответа первого порядка открытия клапана. Этот параметр доступен, только если для параметра Динамика открытия установлено значение Include valve opening dynamics. Значение по умолчанию: 0.1 s.
Начальная площадь открытия клапана. Этот параметр доступен, только если для параметра Динамика открытия установлено значение Include valve opening dynamics. 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.
XПорт гидравлической экономии, который действует как порт управления и обеспечивает давление пилота.