Пневматическая пружина

Герметичная поступательная пневматическая пружина

Библиотека:
Simscape/Привод/Муфты и приводы

Описание

Блок пневматической пружины представляет собой общую герметичную поступательную пневматическую пружину, изолирующую оборудование от ударов и вибраций. Сжимаемость газа обеспечивает требуемые характеристики изоляции пневматических пружин. Пневматические пружины широко распространены в автомобилестроении и промышленности, где выгодны низкая скорость пружины и низкая собственная частота. Пневматические рессоры могут помочь:

Уменьшите износ подпружиненной массы.
Уменьшите износ инфраструктуры, который имеет неподрессоренная масса.
Легкие подвесные системы для обеспечения большей общей массы.
Фильтрация определенных нежелательных частот.

Пневматические пружины состоят из сильфонов, ограничивающих столб сжатого воздуха или другого газа. Воздух несет силу нагрузки, а сильфон удерживает воздух. Герметичные пневматические пружины поддерживают постоянную массу воздуха, поэтому возрастающая нагрузка снижает объем воздуха и результирующую скорость пружины. Обратное также верно. От этой зависимости зависит также собственная частота герметичной пневматической пружинной системы. Из-за большой изменчивости требований к пневматическим пружинам и рабочих характеристик производители обычно предоставляют таблицы характеристик давления для каждой модели.

На основе имеющихся данных можно задать параметризацию как Load as a function of height или Stiffness as a function of height. Блок пневматической пружины использует введенную информацию для создания таблицы подстановки. Таблица поиска позволяет блоку моделировать нелинейную реакцию силы произвольной пневматической пружины. Это эффективная сила для достижения заданной высоты, которая эквивалентна параметру вектора нагрузки или произведению по элементам параметра вектора жесткости и параметра вектора высоты. Дополнительные сведения об использовании таблиц подстановки в Simscape™ см. в разделе tablelookup.

Блок принимает относительное поступательное движение между портом R и портом C для оценки высоты и скорости пневматической пружины и использует эту информацию для поиска соответствующей записи таблицы поиска. Блок вычисляет нелинейный эффективный отклик F (x (t), t) силы, так что:

$∑F (x (t), t) = - c \overset{(}{} x (t)) x˙ (t) - k_{(x (t))}$ x (t) + Fexternal,

где

x (t) - высота пружины относительно ненарушенного положения.
ẋ (t) - скорость пружины.
-c (x (t)) ẋ (t) - сила демпфирования вязкости. Коэффициент демпфирования с изменяется в зависимости от высоты пружины.
-k (x (t)) x (t) - сила жесткости. Коэффициент k пружины изменяется в зависимости от высоты пружины.
_Fexternal - сила, передаваемая через порты.

Можно выбрать, следует ли реализовать жесткие остановки в модели, на вкладке Жесткие остановки (Hard Stops). При установке для параметра «Жесткая остановка при полном расширении» или «Жесткая остановка при полном сжатии» значения Onможно задать высоту границы, жесткость и демпфирование на этой высоте, а также длину переходной области. Жесткие остановки эквивалентны блоку поступательного жесткого останова.

Переменные

Вкладка «Переменные» используется для задания приоритетов и начальных целевых значений для переменных блока перед моделированием. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.

Знак переменной Force отрицателен, если нагрузка положительна.

Порты

Сохранение

развернуть все

`C` - Порт толкателя
механический поступательный

Механическое поступательное защитное отверстие, связанное с толкателем пневматической пружины. Положительные физические сигналы проходят от R до C.

`R` - Базовый порт
механический поступательный

Механическое поступательное защитное отверстие, связанное с нижним концом пневматической пружины. Положительные физические сигналы проходят от R до C.

Параметры

развернуть все

Весна

`Parameterization` - Эффективная параметризация силы
`Load as a function of height` (по умолчанию) | `Stiffness as a function of height`

Параметр для параметризации по высоте или нагрузке. Получите данные для пневматической рессоры из спецификаций производителя или результатов экспериментов.

`Height vector` - точки останова по высоте, соответствующие данным о нагрузке или жесткости;
`[5, 7, 11, 14, 17, 20]` `cm` (по умолчанию) | неотрицательный вектор

Вектор высоты пружины. Эти значения соответствуют значениям нагрузки или жесткости в зависимости от выбранного способа параметризации пружины. Необходимо указать вектор, содержащий не менее трех элементов.

`Load vector` - Нагрузка для заданной точки останова высоты
`[3000, 2000, 1500, 1200, 800, 100]` `N` (по умолчанию) | положительный вектор

Вектор пружинных нагрузок. Этот вектор должен иметь ту же длину, что и параметр вектора Height.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию в значение Load as a function of height.

`Stiffness vector` - Жесткость для заданной контрольной точки высоты
`[600, 300, 100, 80, 40, 5]` `N/cm` (по умолчанию) | положительный вектор

Вектор значений жесткости пружины. Этот вектор должен иметь ту же длину, что и параметр вектора Height.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметризацию в значение Stiffness as a function of height.

`Damping vector` - Демпфирование пружины для данной точки останова по высоте
`[100, 60, 30, 15, 10, 10]` `s*N/cm` (по умолчанию) | неотрицательный вектор

Вектор значений демпфирования пружины. Этот вектор должен иметь ту же длину, что и параметр вектора Height.

`Interpolation method` - Метод интерполяции между значениями точек останова
`Smooth` (по умолчанию) | `Linear`

Интерполяция точек останова таблицы подстановки. Блок использует tablelookup функция моделирования нелинейности с использованием данных массива для отображения входных значений в выходные значения:

Linear - Выберите этот параметр для наименьших вычислительных затрат.
Smooth - выберите эту опцию, чтобы создать непрерывную кривую с непрерывными производными первого порядка.

Дополнительные сведения см. в разделе tablelookup.

`Extrapolation method` - Метод обработки входных значений, выходящих за пределы набора данных точек останова
`Linear` (по умолчанию) | `Nearest` | `Error`

Экстраполяция точки останова таблицы подстановки. Этот метод определяет выходное значение, когда входное значение выходит за пределы диапазона, указанного в списке аргументов. Блок использует tablelookup функция моделирования нелинейности с использованием данных массива для отображения входных значений в выходные значения:

Linear - выберите эту опцию для создания кривой с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на границе с областью интерполяции.
Nearest - выберите эту опцию, чтобы создать экстраполяцию, которая не превышает самую высокую точку в данных или ниже самой низкой точки в данных.
Error - выберите этот параметр, чтобы избежать экстраполяции, если данные должны находиться в пределах табличного диапазона. Если входной сигнал находится вне диапазона таблицы, моделирование останавливается и генерирует ошибку.

Дополнительные сведения см. в разделе tablelookup.

Жесткие остановки

`Hard stop at full extension` - Имитация жесткой остановки на максимальной высоте пружины
`Off` (по умолчанию) | `On`

Возможность жесткой остановки при полном удлинении пневматической пружины. Жесткая остановка происходит при достижении пружиной значения параметра Максимальная высота (Maximum height). Дополнительные сведения см. в разделе Жесткая остановка трансляций.

`Maximum height` - Расположение жесткого останова с полным расширением
`25` `cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Максимальная высота пружины. Этот параметр определяет местоположение жесткого останова с полным расширением.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Hard stop at full extension значение On.

`Stiffness at full extension` - Жесткость жесткого упора с полным удлинением
`1e8` `N/cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Жесткость, применяемая по мере полного растяжения пружины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Hard stop at full extension значение On.

`Damping at full extension` - Полное затухание жесткого упора
`1e8` `s*N/cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Демпфирование применяется по мере полного растяжения пружины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Hard stop at full extension значение On.

`Hard stop at full compression` - Имитация жесткого упора на минимальной высоте пружины
`Off` (по умолчанию) | `On`

Возможность жесткой остановки при полном удлинении пневматической пружины. Жесткая остановка происходит при достижении пружиной значения параметра Минимальная высота (Minimum height). Дополнительные сведения см. в разделе Жесткая остановка трансляций.

`Minimum height` - Расположение жесткого упора полного сжатия
`5` `cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Минимальная высота пружины. Этот параметр определяет местоположение жесткой остановки полного сжатия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Hard stop at full compression значение On.

`Stiffness at full compression` - Жесткость жесткого упора при полном сжатии
`1e8` `N/cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Жесткость, применяемая по мере полного сжатия пружины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Hard stop at full compression значение On.

`Damping at full compression` - Полное сжатие затухания жесткого упора
`1e8` `s*N/cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Демпфирование применяется, когда пружина достигает полного сжатия.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Hard stop at full compression значение On.

`Hard stop model` - Жесткая остановка переходов
`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound` (по умолчанию) |...

Параметры жесткости и отскока для модели жесткого останова. Можно выбрать один из следующих вариантов:

Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound
Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound
Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Hard stop at full extension или Hard stop at full compression значение On.

`Transition region` - Область воздействия частичного жесткого останова
`0.1` `mm` (по умолчанию) | положительный скаляр

Расстояние от полного сжатия или полного удлинения, где частично применяются эффекты жесткости и демпфирования. При установке для модели жесткого останова значения Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped reboundблок будет плавно переходить начало жесткости и демпфирования, когда пружина приближается к полному удлинению или полному сжатию.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Hard stop at full extension или Hard stop at full compression значение Onи задайте для параметра «Модель жесткого останова» значение Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound.

См. также

Нелинейный поступательный демпфер | Нелинейная поступательная пружина | Амортизатор | Жесткая остановка трансляций

Документация

Пневматическая пружина

Описание

Переменные

Порты

Сохранение

C - Порт толкателя механический поступательный

R - Базовый порт механический поступательный

Параметры

Весна

Parameterization - Эффективная параметризация силы Load as a function of height (по умолчанию) | Stiffness as a function of height

Height vector - точки останова по высоте, соответствующие данным о нагрузке или жесткости; [5, 7, 11, 14, 17, 20] cm (по умолчанию) | неотрицательный вектор

Load vector - Нагрузка для заданной точки останова высоты [3000, 2000, 1500, 1200, 800, 100] N (по умолчанию) | положительный вектор

Зависимости

Stiffness vector - Жесткость для заданной контрольной точки высоты [600, 300, 100, 80, 40, 5] N/cm (по умолчанию) | положительный вектор

Зависимости

Damping vector - Демпфирование пружины для данной точки останова по высоте [100, 60, 30, 15, 10, 10] s*N/cm (по умолчанию) | неотрицательный вектор

Interpolation method - Метод интерполяции между значениями точек останова Smooth (по умолчанию) | Linear

Extrapolation method - Метод обработки входных значений, выходящих за пределы набора данных точек останова Linear (по умолчанию) | Nearest | Error

Жесткие остановки

Hard stop at full extension - Имитация жесткой остановки на максимальной высоте пружины Off (по умолчанию) | On

Maximum height - Расположение жесткого останова с полным расширением 25 cm (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Stiffness at full extension - Жесткость жесткого упора с полным удлинением 1e8 N/cm (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Damping at full extension - Полное затухание жесткого упора 1e8 s*N/cm (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Hard stop at full compression - Имитация жесткого упора на минимальной высоте пружины Off (по умолчанию) | On

Minimum height - Расположение жесткого упора полного сжатия 5 cm (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Stiffness at full compression - Жесткость жесткого упора при полном сжатии 1e8 N/cm (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Damping at full compression - Полное сжатие затухания жесткого упора 1e8 s*N/cm (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

Hard stop model - Жесткая остановка переходов Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound (по умолчанию) |...

Зависимости

Transition region - Область воздействия частичного жесткого останова 0.1 mm (по умолчанию) | положительный скаляр

Зависимости

См. также

Темы

Документация по приводу Simscape

Поддержка

`C` - Порт толкателя
механический поступательный

`R` - Базовый порт
механический поступательный

`Parameterization` - Эффективная параметризация силы
`Load as a function of height` (по умолчанию) | `Stiffness as a function of height`

`Height vector` - точки останова по высоте, соответствующие данным о нагрузке или жесткости;
`[5, 7, 11, 14, 17, 20]` `cm` (по умолчанию) | неотрицательный вектор

`Load vector` - Нагрузка для заданной точки останова высоты
`[3000, 2000, 1500, 1200, 800, 100]` `N` (по умолчанию) | положительный вектор

`Stiffness vector` - Жесткость для заданной контрольной точки высоты
`[600, 300, 100, 80, 40, 5]` `N/cm` (по умолчанию) | положительный вектор

`Damping vector` - Демпфирование пружины для данной точки останова по высоте
`[100, 60, 30, 15, 10, 10]` `s*N/cm` (по умолчанию) | неотрицательный вектор

`Interpolation method` - Метод интерполяции между значениями точек останова
`Smooth` (по умолчанию) | `Linear`

`Extrapolation method` - Метод обработки входных значений, выходящих за пределы набора данных точек останова
`Linear` (по умолчанию) | `Nearest` | `Error`

`Hard stop at full extension` - Имитация жесткой остановки на максимальной высоте пружины
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Maximum height` - Расположение жесткого останова с полным расширением
`25` `cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Stiffness at full extension` - Жесткость жесткого упора с полным удлинением
`1e8` `N/cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Damping at full extension` - Полное затухание жесткого упора
`1e8` `s*N/cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Hard stop at full compression` - Имитация жесткого упора на минимальной высоте пружины
`Off` (по умолчанию) | `On`

`Minimum height` - Расположение жесткого упора полного сжатия
`5` `cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Stiffness at full compression` - Жесткость жесткого упора при полном сжатии
`1e8` `N/cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Damping at full compression` - Полное сжатие затухания жесткого упора
`1e8` `s*N/cm` (по умолчанию) | положительный скаляр

`Hard stop model` - Жесткая остановка переходов
`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound` (по умолчанию) |...

`Transition region` - Область воздействия частичного жесткого останова
`0.1` `mm` (по умолчанию) | положительный скаляр