Регулируемое отверстие между поршнем и портовой пластиной
Насосы и двигатели
Портовая пластина является ключевым элементом аксиально-поршневых машин. Его целью является обеспечение связи между поршнями и насосными окнами во время вращения ротора или блока цилиндров. Портовая пластина снабжена двумя серповидными пазами, одна из которых соединена с впускным отверстием, а другая - с выпускным отверстием. Поршни проходят вдоль пазов портовой пластины, тем самым периодически соединяя поршень либо с впускным, либо с выпускным отверстием машины.
На предыдущей схеме показана аксиально-поршневая машина с пятью поршнями, где:
Портовая пластина
Ротор
Поршень
Ведущий вал
Качающаяся пластина
При вращении ротора каждый поршень соединяется с одним из портовых пазов. Эти поршневые соединения, смоделированные как изменяющиеся отверстия, отражены в схематической модели поршня, показанной на следующей иллюстрации.
Блок переменного отверстия портовой пластины представляет собой модель переменного отверстия, созданного между поршневой камерой и прорезью на портовой пластине. Для имитации соединения с впускным и выпускным отверстиями, соответственно, в модели поршня необходимы два блока с переменным отверстием портовой пластины.
Расчетная схема переменного отверстия портовой пластины показана на следующей иллюстрации.
Модель предполагает, что щель сдвинута на угол переноса давления («pressure carriover angle») от опорной точки в направлении вращения диафрагмы. Как правило, r/R ≤ ≤ 3· r/R, где r - радиус отверстия, а R - радиус шага поршня. Небольшая переходная щель треугольной формы расположена в начале основной щели, чтобы избежать резкого изменения давления. Во избежание прямой связи между впускным и выпускным пазами, угол, под которым проходит переходная щель, должен быть меньше Существует шесть отличительных углов, определяющих взаимосвязь между углом γ поворота и отверстием отверстия, как указано в следующей таблице.
| Нет | Номенклатура | Стоимость | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | γ1 | ψ - θ - r / R | Начинается открытие переходной щели. |
| 2 | γ2 | start- r/R | Начинается открытие основного слота. Отверстие контактирует с переходным пазом. |
| 3 | γ3 | start+ r/R | Начинается полное открытие основной щели. |
| 4 | γ4 | start+ r/R + 0,01 | Переходная прорезь заканчивается. |
| 5 | γ5 | δ - 2· r/R | Конец полного открытия основной прорези. |
| 6 | γ6 | π | Заканчивается отверстие основного паза. |
Регулируемое отверстие полностью открыто в области α0
start+ r/R ≤ γ ≤ δ - 2· r/R
где γ - угол поворота.
Площадь диафрагмы вычисляется по следующим уравнениям:
<γ <= γ6
γ 5 < γ < = γ 6
где
| A | Площадь диафрагмы |
| Atr | Максимальная площадь переходного слота |
| Протекающий | Зона утечки закрытого отверстия |
После определения площади расход через отверстие вычисляется с помощью следующих уравнений:
1/4
pB,
Recr⋅νCD⋅DH) 2
4Aδ
где
| q | Расход |
| p | Перепад давления |
| рА, пБ | Манометрическое давление на клеммах блока |
| CD | Коэффициент расхода |
| DH | Гидравлический диаметр диафрагмы |
| ρ | Плотность жидкости |
| ν | Кинематическая вязкость жидкости |
| pcr | Минимальное давление для турбулентного потока |
| Recr | Критическое число Рейнольдса |
Модель блока с переменной диафрагмой портовой пластины по существу является строительным блоком, предназначенным для использования в различных поршневых машинах. Модель учитывает режим потока, вычисляя число Рейнольдса и сравнивая его с его критическим значением. Инерционные эффекты в модели не учитываются.
Соединения А и В являются гидравлическими консервационными отверстиями, связанными с входом и выходом отверстия. Соединение G является портом физического сигнала, связанным с входным сигналом для угла блока цилиндров. Входной сигнал в порте G рассматривается как угол в радианах, поэтому важно, чтобы входной сигнал, представляющий угловое смещение, поддерживался в диапазоне от 0 до 2δ. Для выполнения этого требования подключите порт G к выходному порту блока датчика угла.
Расход считается положительным, если он течет от А к В. В исходном положении предполагается, что отверстие смещено на угол переноса давления от паза. Когда блок поворачивается в положительном направлении, отверстие начинает открываться. Чтобы отрегулировать исходное положение отверстия относительно паза, используйте параметр Фазовый угол (Phase angle).
Модель учитывает вязкое трение в контакте поршень-пластина.
Инерционные эффекты не учитываются.
Угловые перемещения пластин считаются небольшими.
Соединение между поршнем и пластиной постоянно поддерживает контакт между поршнем и пластиной.
Радиус начальной окружности, в которой расположены поршни. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию: 0.05 м.
Диаметр отверстия в нижней части поршневой камеры. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию: 0.005 m.
Угол, введенный между прорезью и отверстием, чтобы избежать резкого изменения давления и уменьшить утечку. На предыдущей расчетной диаграмме этот угол обозначен (по умолчанию). Ожидается, что угол находится в диапазоне r/R ≤ ≤ 3· r/R, где r - радиус отверстия, а R - радиус шага поршня. Значение по умолчанию: 0.06 рад.
Этот параметр задает начальное угловое положение отверстия относительно паза. Значение по умолчанию: 0, что означает, что отверстие смещено на угол переноса давления от паза.
Угол, перекрытый небольшим переходным пазом треугольной формы, расположенным перед главным пазом, чтобы избежать резкого изменения давления, как показано на предыдущей расчетной диаграмме. Во избежание прямой связи между входными и выходными пазами, угол «» переходная щель «» («» Transition slot angle «») должен быть меньше, чем «», - r/R «». Значение по умолчанию: 0.01 рад.
Максимальная площадь поперечного сечения переходной щели. Предполагается, что площадь щели линейно зависит от угла поворота и достигает своего максимума, когда отверстие приближается к основной щели. Значение по умолчанию: 1e-6 м.
Полуэмпирический параметр для характеристики емкости диафрагмы. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или листах технических данных производителя. Значение по умолчанию: 0.6.
Максимальное число Рейнольдса для ламинарного потока. Предполагается, что переход от ламинарного режима к турбулентному происходит, когда число Рейнольдса достигает этого значения. 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.
Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. 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-9 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:
AОтверстие гидравлической экономии, связанное с впускным отверстием диафрагмы.
BПорт гидравлической экономии, связанный с выпускным отверстием диафрагмы.
GПорт ввода физического сигнала, который передает угловое положение диафрагмы в блок. Сигнал, подаваемый на порт, рассматривается как угол в радианах и должен находиться в диапазоне от 0 до 2δ.
В примере гидравлического осевого поршневого насоса с датчиком нагрузки и ограничением давления моделируется испытательная установка, предназначенная для исследования взаимодействия осевого поршневого насоса с типичным блоком управления, одновременно выполняющим функции датчика нагрузки и ограничения давления. Для обеспечения требуемой точности модель насоса должна учитывать такие особенности, как взаимодействие между поршнями, качающейся пластиной и портовой пластиной, что делает необходимым создание детальной модели насоса.