Привод одностороннего действия (IL)

Линейное преобразование давления в срабатывание в системе изотермической жидкости

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Исполнительные механизмы

Описание

Блок однонаправленного исполнительного механизма (IL) моделирует исполнительный механизм, который преобразует давление жидкости в отверстии А в механическое усилие в отверстии R через вытягивающий-втягивающий поршень. Движение поршня ограничено моделью жесткого упора. Когда положение поршня вычисляется внутри, оно сообщается в порту p, и когда положение устанавливается соединением с соединением aSimscape™ Multibody™, оно принимается как физический сигнал в порту p.

Начальное перемещение поршня, динамическая сжимаемость жидкости и опорное давление окружающей среды могут быть изменены. Жидкость и механическая инерция не моделируются.

Смещение

Смещение поршня измеряется как положение в отверстии R относительно отверстия C. Механическая ориентация определяет направление перемещения поршня. Перемещение поршня нейтрально, или 0, когда объем камеры равен мертвому объему. При приеме смещения в качестве входа убедитесь, что производная положения равна скорости поршня. Это происходит автоматически, когда входные данные поступают от соединения блока поступательного многофакторного интерфейса к соединению Simscape Multibody.

Модель жесткого останова

Для моделирования предела удлинения поршня привода доступны три модели. Этот блок использует ту же формулировку, что и блок поступательного жесткого останова, и моделирует однородные коэффициенты демпфирования и жесткости на обоих концах хода поршня. Дополнительные сведения о параметрах модели жесткого останова см. в разделе Блок поступательного жесткого останова.

Сила жесткой остановки моделируется, когда поршень находится на верхней или нижней границе. Граничная область находится в пределах переходной области хода поршня или начального перемещения поршня. За пределами этой области $_{FHardStop} =$ 0.

Подушка

При необходимости можно моделировать амортизацию в направлении крайних значений хода поршня. Установка подушки торца цилиндра в On замедляет движение поршня по мере приближения к его максимальному удлинению, которое определяется ходом поршня. Дополнительные сведения о функциональных возможностях подушки цилиндра см. в разделе Блок подушки цилиндра (IL).

Трение

При необходимости можно моделировать трение относительно движения поршня. Если для параметра «Трение цилиндра» установлено значение On, результирующее трение представляет собой комбинацию эффекта Стрибека, Кулона и вязкого эффекта. Разность давлений измеряется между давлением в камере и давлением в окружающей среде. Дополнительные сведения о модели трения и ее ограничениях см. в разделе Блок трения цилиндра.

Утечка

При необходимости можно моделировать утечку между жидкостной камерой и поршневым резервуаром. Если для параметра «Утечка» установлено значение On, поток Пуасейля моделируется между поршнем и цилиндром. Этот блок использует блок ламинарной утечки (IL) библиотеки Simscape Foundation. Расход рассчитывается следующим образом:

$\overset{}{} \frac{\frac{}{m˙=π128} (_{}^{} d04_{-}^{} \frac{{{di4}_{}^{−} (_{}^{} d02}^{}}{- {di2}_{)}_{}} 2log}{(}_{} {d0/di}_{}$ ))

где:

λ - кинематическая вязкость жидкости.
L - длина поршня, p - P0.
pA - давление в порту A.
penv - давление окружающей среды, которое выбрано в параметре спецификации давления окружающей среды.

Диаметр цилиндра d0 равен $_{d0} =_{} di +$ 2c, где c - зазор между поршнями, а диаметр поршня di $_{} \sqrt{\frac{_{}}{}} =$ 4APπ, где AP - площадь поперечного сечения поршня.

Численно сглаженная площадь и давление

В крайних точках области подушки и диапазона давления обратного клапана можно поддерживать численную устойчивость при моделировании путем регулировки коэффициента 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:

$\overset{}{А}^\frac{= (_{А -}}{_{Алеак)} (_{Амакс}} -$ Алеак).

где:

_Aleak - зона утечки подушки между плунжером и втулкой подушки.
_Amax - площадь поперечного сечения плунжера Cushion.

Коэффициент сглаживания f применяется к нормализованной области:

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

Сглаженная площадь отверстия:

$_{Asmoothed} {\overset{}{=}}_{A^}_{сглаженный} (_{Amax} -_{Aleak})$ + Aleak.

Аналогичным образом нормированное давление клапана составляет:

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

где:

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

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.

Подкомпоненты блоков

Блок однонаправленного привода (IL) содержит четыре блока Simscape Foundation и два блока Fluids Library:

Жесткая остановка трансляций
Ламинарная утечка (IL)
Конвертер
Датчик
Подушка цилиндра (IL)
Трение цилиндра (IL)

Структурная схема привода

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` - Жидкостное отверстие
изотермическая жидкость

Точка входа жидкости в камеру привода.

`C` - Корпус привода
механический поступательный

Опорное отверстие для скорости и силы привода.

`R` - Поршень привода
механический поступательный

Порт, связанный со скоростью и силой поршня.

Вход

развернуть все

`p` - Положение поршня, м
физический сигнал

Положение поршня в м, принимаемое как физический сигнал от блока Simscape Multibody.

Зависимости

Чтобы открыть этот порт, установите для параметра Перемещение поршня значение Provide input signal from Multibody joint.

Продукция

развернуть все

`p` - Положение поршня, м
физический сигнал

Положение поршня в м, возвращаемое как физический сигнал.

Зависимости

Чтобы открыть этот порт, установите для параметра Перемещение поршня значение Calculate from velocity of port R relative to port C.

Параметры

развернуть все

Привод

`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`

Задание направления перемещения поршня. Pressure at A causes positive displacement of R relative to C соответствует положительному смещению, или удлинению тяги привода, когда R - C положителен. Pressure at A causes negative displacement of R relative to C соответствует отрицательному перемещению, или уборке тяги привода, когда R - C положительная.

`Piston cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения штока поршня
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительный скаляр

Площадь поперечного сечения штока поршня.

`Piston stroke` - Максимальное расстояние хода поршня
`0.1 m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальное расстояние хода поршня.

`Dead volume` - Объем жидкости при полной уборке поршня
`1e-5 m^3` (по умолчанию) | положительный скаляр

Открыть объем в жидкостной камере, когда поршень полностью убран.

`Environment pressure` - Определяемое пользователем давление на окружающую среду
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | положительный скаляр

Определяемое пользователем давление на окружающую среду.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Environment pressure specification значение Specified pressure.

`Environment pressure specification` - Эталонное давление окружающей среды
`Atmospheric pressure` (по умолчанию) | `Specified pressure`

Опорное давление окружающей среды. Atmospheric pressure установка давления окружающей среды 0,101325 МПа.

Жесткая остановка

`Hard-stop stiffness coefficient` - Коэффициент жесткости
`1e10 N/m` (по умолчанию) | положительный скаляр

Коэффициент жесткости поршня.

`Hard-stop damping coefficient` - Коэффициент демпфирования
`150 N/(m/s)` (по умолчанию) | положительный скаляр

Коэффициент жесткости поршня. Это значение должно быть больше 0.

`Hard stop model` - Выбор модели для приложения усилия к поршню при полном выпуске или уборке
`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound` (по умолчанию) | `Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound` | `Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound`

Выбор модели для усилия на поршень при полном удлинении или полной уборке. Дополнительные сведения см. в разделе Блок поступательного жесткого останова.

`Transition region` - Диапазон применения модели силы жесткой остановки
`0.1 mm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Диапазон применения модели силы жесткой остановки. Вне этого диапазона максимального удлинения поршня и максимального втягивания поршня модель жесткого упора не применяется и дополнительное усилие на поршень отсутствует.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Модель жесткого останова значение Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound.

Подушка

`Cylinder end cushioning` - Следует ли моделировать замедление поршня при максимальном удлинении
`Off` (по умолчанию) | `On`

Следует ли моделировать замедление поршня при максимальном удлинении. Дополнительные сведения см. в разделе Блок подушки цилиндра (IL).