Управляемый клапан с тремя портами и двумя путями потока
Simscape/Жидкости/Газ/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны Направления
Блок 3-Way Directional Valve (G) моделирует клапан с тремя портами газа (P, A и T) и двумя путями потока для переключения между (P - A и A - T). Пути каждый запуск через отверстие переменной ширины, его открытие здесь связано с движением поршня управления. Думайте о поршне управления как о золотнике с двумя землями, чтобы покрыть (постепенно) P - A и A - T отверстия. Расстояние земли до назначенного отверстия определяет, является ли это отверстие открытым и в какой степени.
(Расстояния от земель до отверстий вычисляются во время симуляции из сигнала перемещения, заданного в порте S. Они и все расстояния, связанные с положением золотника, заданы как бесчисленные дроби, обычно оцениваемые между -1 и +1. Расчеты подробно описаны в разделе «Фракции открытия отверстия».)
Газовые порты соединяются с тем, что в репрезентативной системе являются насосом (P), баком (T) и приводом одностороннего действия (A). Открытие P - A пути потока (при закрытии A - T) позволяет насосу герметизировать привод. Вал последнего перемещается (обычно простирается). Открытие переменного (A - T) пути потока (при закрытии P - A) позволяет баку поглощать избыточное давление от привода, освобождая вал для перемещения назад (например, весом перемещаемой нагрузки).
Соединения портов будут варьироваться в зависимости от моделируемой системы, но цель клапана - переключаться между путями потока и регулировать поток, проходящий через них - не должна.
Общее использование 3-Way направленного клапана
Поток может быть ламинарным или турбулентным, и он может достигать (до) звуковых скоростей. Это происходит в vena contracta, точке непосредственно за горловиной клапана, где поток является и самым узким, и самым быстрым. Поток затем дросселируется, и его скорость насыщается, с падением давления ниже по потоку, больше не достаточным для увеличения его скорости. Дросселирование происходит, когда отношение противодавления достигает критического значения характеристики клапана. Сверхзвуковой поток не захватывается блоком.
Клапан непрерывно изменяется. Он плавно смещается между положениями, из которых имеет три: один нормальный и два рабочих.
Нормальным положением является положение, в которое клапан возвращается, когда он больше не работает. Текущее перемещение золотника (заданное в порте S) затем равняется нулю. Если земли золотника не установлены со смещением к их отверстиям, клапан будет полностью закрыт.
Рабочие положения являются положениями, в которые клапан перемещается, когда золотник максимально смещен, в положительном или отрицательном направлении, из нормального положения. Затем одно отверстие обычно закрывается, а другое открывается на полную емкость. Если смещение находится в отрицательном направлении, P - A отверстие закрыт и A - T открытое отверстие (положение I в рисунке). Если смещение находится в положительном направлении, P - A отверстие открыто и A - T отверстие, закрытое (положение II).
Перемещение золотника приводит клапан в рабочее положение, зависит от смещений земель на золотнике. Они обычно применяются перед операцией, в реальном клапане и перед симуляцией, в модели клапана. Они заданы в блоке как константы (фиксированные с начала симуляции) на вкладке Valve Opening Fraction Offsets.
Между положениями клапана открытие отверстия зависит от того, где, относительно его обода, находится его земля золотника. Это расстояние является открытием отверстия, и оно нормировано здесь так, что его значение составляет часть его максимума (расстояние, на котором отверстие полностью открыто). Нормированная переменная здесь называется фракцией открытия отверстия.
Фракции открытия отверстия варьируются от -1 в рабочем положении I для +1 в рабочем положении II (с использованием меток, показанных на рисунке).
Входные фракции вычисляются из длин, на которые уже ссылаются: переменное перемещение поршня управления (применяемое во время работы) и фиксированные смещения его земель (применяемые во время установки). Эти длины сами по себе определяются как безединичные фракции максимального расстояния между сухопутным отверстием. (Смещения здесь называются смещениями открывающей дроби.)
Доля открытия отверстия P- A составляет:
Отверстие A- T представляет собой:
В обоих уравнениях:
h - входная часть отверстия, обозначенная нижним индексом (P - A или A - T). Если при вычислении должно быть возвращено значение, выходящее за пределы области значений 0 - 1, используется ближайший предел. (Говорят, что фракции, открывающие отверстие, насыщаются при 0 и 1.)
H - смещение входной фракции для отверстия, обозначенное нижним индексом. Смещения заданы в виде параметров блоков (на вкладке Valve Opening Fraction Offsets). Чтобы допустить необычные строения клапана, на их значения не накладывается пределов, хотя обычно они будут падать между -1 и +1.
x - нормированное мгновенное перемещение золотника, заданное как физический сигнал в порту S. Чтобы компенсировать одинаково крайние смещения открывающей дроби, не накладывается предел на ее значение (хотя обычно оно падает вблизи области значений -1 на +1.)
Клапан по умолчанию сконфигурирован так, чтобы он был полностью закрыт, когда перемещение золотника равняется нулю. Такой клапан часто описывается как обнуленный.
Возможно путем смещения земель золотника смоделировать клапан, который подстелен (частично открыт в нормальном положении клапана) или перекрыт (полностью закрыт не только в, но и немного выше нормального положения). Рисунок показывает, для каждого случая, как фракции открытия отверстия изменяются с мгновенным перемещением золотника:
Дело I: Клапан с нулевым перекрытием. Смещения входной дроби равны нулю. Когда клапан находится в нормальном положении, земли золотника полностью закрывают оба отверстия.
Случай II: Клапан с отрицательным перекрытием. Смещения входной дроби положительны. Когда клапан находится в нормальном положении, земли золотника закрывают оба отверстия, но не полностью.
Случай III: Клапан с положительным перекрытием. Смещения входной дроби оба отрицательные. Земли золотника полностью закрывают оба отверстия не только в нормальном положении, но и на небольшой области (перемещений золотника) вокруг него.
Обычно, при захвате клапана для дросселирования или управления приложениями, соответствовать характеристике потока клапана системе, которую он должен регулировать.
Характеристика потока связывает открытие клапана с входом, который производит его, часто перемещение золотника. Здесь открытие выражается как проводимость звука, коэффициент потока или область ограничения (выбор между ними задается Valve parameterization настройкой). Входом управления является фракция открытия отверстия (функция от хода золотника, заданная в порте S).
Характеристика потока обычно задается в установившемся состоянии, с входным отверстием при постоянном, тщательно контролируемом давлении. Эта (присущая) характеристика потока зависит только от клапана, и она может быть линейной или нелинейной, наиболее распространенными примерами которых являются типы быстрого открытия и равного процента. Чтобы захватить такие характеристики потока, блок предоставляет выбор параметризации открытия (заданный в параметры блоков того же имени):
Linear - проводимость звука (C) является линейной функцией фракции открытия отверстия (h). В параметризации клапана по умолчанию Sonic conductanceконечные точки линии получаются при открытии фракций 0 и 1 от Sonic conductance and leakage flow и Sonic conductance at maximum flow параметров блоков.
Tabulated data - проводимость звука является общей функцией (линейной или нелинейной) фракции открытия отверстия. Функция задается в сведенной в табличной форме со столбцами таблицы, выводящими в параметризации клапана по умолчанию из параметров Opening fraction vector и Sonic conductance vector блоков.
(Если настройка Valve parameterization отличается от Sonic conductanceданные проводимости звука получают путем преобразования из выбранной меры открытия клапана (такой как площадь ограничения или коэффициент потока). Данные открытия применяются к обоим отверстиям одинаково.)
Для управляемых систем важно, чтобы клапан, как только он установлен, был примерно линейным по своей характеристике потока. Эта (установленная) характеристика зависит от остальной части системы - она вообще не такая, как присущая ей характеристика, захваченная в блоке. Например, насос может иметь нелинейную характеристику, которую может адекватно компенсировать только нелинейный клапан, обычно равного типа. Это случаи такого рода, что Tabulated data опция прежде всего цели.
Основная цель утечек состоит в том, чтобы гарантировать, что ни один участок гидросистемы никогда не будет изолирован от отдыха. Изолированные гидравлические секции могут уменьшить числовую робастность модели, замедляя скорость моделирования и, в некоторых случаях, вызывая ее полный отказ. Хотя поток утечек обычно присутствует в реальных клапанах, его точное значение здесь менее важно, чем его небольшое число, больше нуля. Утечки площади потока приведены в параметрах блоков того же имени.
Этот блок является составным компонентом, содержащим два образцов блока ISO 6358 (G) Отверстия переменного сечения, соединенного с портами P, A, T и S, как показано ниже. Обратитесь к этому блоку для получения дополнительной информации о параметризации клапана и вычислениях блоков (для примера, те, которые используются для определения массового расхода жидкости через порты).
