Осевая гидравлическая сила, действующая на золотник
Усилия клапана
Блок гидравлической силы золотника моделирует установившуюся осевую гидравлическую силу, действующую на золотник посредством текучей среды, протекающей через отверстие. Предполагается, что золотник имеет острые края. Имеются две опции параметризации:
Прямоугольный паз, используемый с блоком «Диафрагма с прорезью переменной площади»
Круглое отверстие или набор круглых отверстий для использования с блоком «Отверстие с переменной площадью круглых отверстий»
Ширина паза или диаметр отверстий должен быть значительно больше радиального зазора между золотником и втулкой. Подсоедините блок гидравлической силы золотника последовательно с соответствующим блоком диафрагмы для контроля расхода.
Сила моделируется по следующим уравнениям:
x/1.848))
Для прямоугольного слота,
0
Для круглых отверстий,
Amaxfor x > d
2xd)
¼ d2/4
где
| F | Осевая гидравлическая сила |
| q | Расход через отверстие |
| ρ | Плотность жидкости |
| A | Площадь диафрагмы |
| Θ | Угол струи (рад) |
| x0 | Начальное открытие диафрагмы |
| s | Смещение золотника |
| b | Ширина диафрагмы, для прямоугольного паза |
| D | Диаметр отверстия, для круглых отверстий |
| Z | Количество круглых отверстий |
| δ | Радиальный зазор |
| или | Параметр ориентации относительно глобально назначенного положительного направления. Если отверстие открыто, когда золотник смещен в положительном направлении, или равно 1. Если отверстие открыто, когда золотник смещен в отрицательном направлении, или равно -1. |
Соединения A и B являются гидравлическими консервационными отверстиями, которые должны быть соединены последовательно с блоком диафрагмы для контроля расхода. Соединение S - это физический сигнальный порт, обеспечивающий смещение катушки. Соединение F - это физический сигнальный порт, который выдает значение гидравлической осевой силы. Этот порт должен быть подключен к управляющему порту блока источника идеальной силы. Сила, вычисленная в блоке, всегда действует для закрытия отверстия.
Предполагается, что переходные эффекты являются незначительными.
Аппроксимация угла струи основана на уравнении Рихарда фон Мизеса.
Изменение угла струи с отверстием отверстия идентично для прямоугольной щели и отверстий круглых отверстий.
Блок может быть использован с отверстиями, ширина или диаметр которых значительно больше, чем осевое отверстие.
Выберите тип диафрагмы:
Rectangular slot - Отверстие, образованное остроконечной катушкой и прямоугольным пазом во втулке. Это значение по умолчанию.
Round holes - Отверстие, образованное остроконечной катушкой и набором круглых отверстий, равномерно распределенных по периметру гильзы.
Ширина диафрагмы. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию: 0.01 м. Параметр используется, если для параметра Тип диафрагмы установлено значение Rectangular slot.
Диаметр отверстия. Если используется множество отверстий, все они должны иметь одинаковый диаметр, идентично выровнены относительно кромки катушки и равномерно разнесены по периметру втулки. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию: 0.005 м. Параметр используется, если для параметра Тип диафрагмы установлено значение Round holes.
Количество круглых отверстий во втулке. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию: 4. Параметр используется, если для параметра Тип диафрагмы установлено значение Round holes.
Радиальный зазор между золотником и втулкой. Значение по умолчанию: 1e-5 м.
Начальное отверстие диафрагмы. Параметр может быть положительным (подстилаемое отверстие), отрицательным (перекрывающееся отверстие) или равным нулю для конфигурации с нулевым перекрытием. Значение по умолчанию: 0.
Вводится параметр, определяющий влияние силы на отверстие диафрагмы. Параметр может быть установлен в одну из двух опций: Opens in positive direction или Opens in negative direction. Стоимость Opens in positive direction определяет отверстие, открывающееся при перемещении катушки в глобальном положительном направлении. Значение по умолчанию: Opens in positive direction.
Блок имеет следующие порты:
AОтверстие для гидравлической экономии, связанное с впускным отверстием диафрагмы.
BОтверстие для гидравлической экономии, связанное с выпускным отверстием для отверстия.
SФизический сигнальный порт, обеспечивающий смещение катушки.
FФизический сигнальный порт, выдающий гидравлическое осевое усилие.
В следующем примере показана модель четырехходового трехпозиционного направленного клапана с гидравлическим управлением, в котором учитываются гидравлические осевые силы, действующие на золотник.
Катушка (масса M1, вязкое трение TD1) сдвигается сервоприводом, моделируемым двумя блоками поступательного гидромеханического преобразователя. Соединения A_S и B_S являются гидравлическими окнами для приложения давления управления пилотом.
Четыре переменных отверстия представлены подсистемами:
Диафрагма с гидравлической силой PA
Диафрагма с гидравлической силой PB
Диафрагма с гидравлической силой AT
Диафрагма с гидравлической силой BT
Структура подсистемы показана на следующей иллюстрации.
Она состоит из блока диафрагмы с прорезью переменной площади, который моделирует гидравлические свойства диафрагмы, соединенной последовательно с блоком гидравлической силы диафрагмы катушки. Вычисленное в блоке значение силы экспортируется через его порт F и передается в блок Force.
Усилия на все четыре жиклера (F_PA, F_PB, F_AT, F_BT) применяются к золотнику клапана, как показано на первой схеме.
Дополнительные сведения и настройки параметров см. в примере «Сервоклапан, управляющий гидравлическим приводом».