4-сторонний, 3-позиционный направленный клапан в изотермической гидравлической системе
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Клапаны и Отверстия/Регулирующие Клапаны Направления
Блок 4-Way 3-Position Направленный Клапан (IL) моделирует клапан с четырьмя открытиями в изотермической гидравлической сети, обычно между приводом, насосом и баком. Операция клапана управляется одним золотником, перемещаемым согласно сигналу в порту S. Можно задать строение базовой линии клапана, задав отверстия, которые открыты, когда золотник находится в нейтральном положении (с центром 0 м) в параметре Neutral spool position open connections, когда золотник движется в положительном направлении в параметре Positive spool position open connections и когда золотник движется в отрицательном направлении в Negative spool position open connections.
Можно задать модель открытия клапана в параметре Orifice parameterization как линейное соотношение или функцию предоставляемых пользователем данных, которые могут быть применены к одному или всем путям потока в клапане.
Пример Setup клапана
В этом примере строения, Neutral spool position open connections установлено на All closed
. Когда золотник находится в нейтральном положении, все отверстия закрываются для потока:
В этом строении Negative spool position open connections установлено на P-A and B-T
. Когда сигнал на порте S перемещает золотник в отрицательное положение, пути между портами P и A и между портами B и T открыты для потока. Пути между портами P и B и портами A и T закрыты для потока:
В этом строении Positive spool position open connections установлено на P-B and A-T
. Когда сигнал на порте S перемещает золотник в положительное положение, пути между портами P и B и между портами A и T открыты для потока, и пути между портами P и A и между портами B и T закрыты:
Схематично это строение показано как:
Левая сторона соответствует положительному положению, правая - отрицательному положению.
Штрих золотника - это величина перемещения золотника, при которой отверстие полностью открывается из закрытого положения, и определяется для каждого отверстия, выбранного на вкладке Valve Configuration. Таблица ниже показывает, как штрих вычисляется в соответствии с параметризацией отверстия клапана и характеристиками пути потока.
Штрих золотника на основе параметризации и пути потока
Параметризация отверстия | Идентично для всех путей потока | Разные для каждого пути потока |
---|---|---|
Линейный - Зона по сравнению с перемещением золотника | Определяется параметром Spool travel between closed and open orifice | Определяется перемещением золотника между параметром закрытого и открытого отверстия для каждого отверстия |
Табличные данные - Площадь по сравнению с перемещением золотника | Различие между первым и последним элементами параметра Spool travel vector | Различие между первым и последним элементом параметра вектора перемещения золотника для каждого отверстия |
Табличные данные - Объемные скорости потока жидкости и ход золотника и перепад давления | Различие между первым и последним элементами параметра Spool travel vector, ds | Различие между первым и последним элементом вектора хода золотника, параметр ds для каждого отверстия |
Раздел «Визуализация открытий отверстия» описывает, как увидеть ориентацию всех отверстий клапана.
Направление движения золотника, сигнализируемое в порте S, зависит от штриха золотника и ориентации отверстия:
Определение отверстия и направление перемещения золотника
Положение золотника, когда отверстие открыто | Перемещение золотника, ΔS |
---|---|
Всегда закрыто (отверстие не выбирается ни в одном строении положения золотника) | Н/Д |
Всегда открывается (отверстие выбирается в положительных нейтральных и отрицательных строениях положения золотника) | Н/Д |
Отрицательный | S max + штрих золотника - S |
Отрицательный и нейтральный | S max + штрих золотника - S |
Положительный | S max + штрих золотника + S |
Положительный и нейтральный | S max + штрих золотника + S |
Нейтральный | |<reservedrangesplaceholder1>max| + штрих золотника - |<reservedrangesplaceholder0>| |
Положительный и отрицательный | - |<reservedrangesplaceholder1>max| + штрих золотника - |<reservedrangesplaceholder0>| |
Где S max - положение золотника на максимальной площади постоянного отверстия, заданной для каждого отверстия.
Параметр Consistency check for neutral spool position open connections проверяет, что
Любое отверстие, перечисленное в Neutral spool position open connections, открыто, когда сигнал на S равен 0.
Любое отверстие, которое не указано в Neutral spool position open connections, закрывается, когда сигнал на S равен 0.
Вы можете опционально принять решение о получении предупреждения или ошибки при нарушении этой проверки.
Возможные строения блока 4-Way 3-Position Направленного Клапана (IL) показаны ниже.
Примечание
Этот блок включает все строения из библиотечных блоков Гидравлического (Изотермического) 4-Way Направленного Клапана и 4-Way Направленных Клапанов A-K.
4-Way 3-Position наклонно-направленного Строения
Строение | Значения параметров |
---|---|
Все четыре отверстия закрыты в нейтральном положении. (по умолчанию)
| |
Все четыре отверстия открыты в нейтральном положении.
| |
Отверстия A-T и B-T закрыты. Отверстия P-A и P-B перекрываются.
| |
Отверстия A-T и B-T открыты. Отверстия P-A и P-B перекрываются.
| |
Отверстия P-A и A-T открыты в нейтральном положении. Отверстия P-B и B-T перекрываются.
| |
Отверстие A-T открыто в нейтральном положении. Отверстия P-B, A-T и B-T перекрываются.
| |
Отверстие B-T открыто в нейтральном положении. Отверстия P-A, P-B и A-T перекрываются.
| |
Отверстия P-A и P-B открыты. Отверстия A-T и B-T перекрываются.
| |
Отверстие P-A открыто в нейтральном положении. Отверстия P-B, A-T и B-T перекрываются.
| |
Отверстие P-B открыто в нейтральном положении. Отверстия P-A, A-T и B-T перекрываются.
| |
Отверстия P-B и B-T открыты в нейтральном положении. Отверстия P-A и A-T перекрываются.
| |
Отверстия P-A, P-B, A-T и B-T закрыты в нейтральном положении. P-T открыт в нейтральном положении и закрывается при перемещении золотника.
| |
Отверстие P-A является постоянным отверстием. Отверстия P-B, A-T и B-T открыты в нейтральном положении.
| |
Отверстие P-B является постоянным отверстием. Отверстия P-A, A-T и B-T открыты в нейтральном положении.
| |
Отверстие P-A закрыто в нейтральном положении. Порты A и T не образуют путь потока.
| |
Отверстие P-B закрыто в нейтральном положении. Порты B и T не образуют путь потока.
| |
Отверстие P-A закрыто в нейтральном положении. Отверстие A-T открыто в нейтральном положении.
| |
Отверстие P-B закрыто в нейтральном положении. Отверстие B-T открыто в нейтральном положении.
| |
Отверстие P-B закрыто в нейтральном положении. Отверстие P-T открыто в нейтральном положении. Порты A и T не образуют путь потока.
| |
Отверстие P-A закрыто в нейтральном положении. Отверстие P-T открыто в нейтральном положении. Порты A и T не образуют путь потока.
|
Модель Orifice parameterization наборов параметров для открытой площади или объемной скорости потока жидкости через одно или все отверстия клапана. Блок применяет те же данные для всех путей потока, если Area characteristics установлено на Identical for all flow paths
; в противном случае для Different for all flow paths
применяются отдельные параметризации настройка. Можно смоделировать открытие клапана тремя способами:
Linear - area vs. spool travel
Площадь открытия является линейной функцией положения золотника, принятого как сигнал в порте S:
где:
ΔS - перемещение золотника, заданное в определениях отверстия» и «Направление движения золотника».
ΔS max является перемещением золотника между закрытым и открытым отверстиями .
A max является Maximum orifice area.
A утечка Leakage area.
Tabulated data - Area vs. spool travel
Предоставьте векторы перемещения золотника для вашей системы или для отдельных путей потока между портами P, A, B и T. Эти данные будут использоваться для вычисления зависимости между площадью постоянного отверстия и перемещением золотника. Интерполяция используется, чтобы определить площадь открытия между заданными точками данных. A утечки и A max являются первым и последним параметрами вектора площади открытия, соответственно.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop
Обеспечивают векторы хода золотника и перепада давления и зависимый 2 -D объемный массив скорости потока жидкости. Интерполяция используется для определения скорости потока жидкости между заданными точками данных. Массовый расход жидкости является продуктом объемной скорости потока жидкости и локальной плотности.
Когда клапан находится в почти открытом или почти закрытом положении при линейной параметризации, можно сохранить числовую робастность в симуляции, скорректировав Smoothing factor блоков. Функция сглаживания применяется ко всем вычисленным областям, но в основном влияет на симуляцию в крайних точках площади клапана.
Нормированная площадь клапана вычисляется как:
Smoothing factor, s, применяется к нормированной области:
Площадь сглаженного клапана:
Чтобы визуализировать смещения золотника и максимальное перемещение, щелкните правой кнопкой мыши блок и выберите Fluids > Plot Valve Characteristics. На графике показаны отверстия, выбранные в настройках вкладки Valve Configuration. Оси заданы выбором параметризации отверстия и являются либо:
Площадь постоянного отверстия по сравнению с положением золотника
Объемная Скорость потока жидкости по сравнению с положением золотника, заданное при определенном перепаде давления
Когда положительные, нейтральные и отрицательные настройки на вкладке Valve Configuration имеют одно и то же отверстие, открытие отверстия отображается как константа.
Каждый раз, когда вы изменяете настройки блоков, кликните Apply в нижней части диалогового окна, а затем нажмите Reload Data в окне рисунка.
На изображении ниже показан пример строения клапана. На вкладке Valve Configuration:
Positive spool position open connections установлено на P-A and B-T
.
Neutral spool position open connections установлено на P-T only
.
Negative spool position open connections установлено на P-B and A-T
.
На вкладке Отверстие P-A:
Spool position at maximum P-A orifice area установлено на 2.5e-3 m
.
Все другие положения золотника имеют значения по умолчанию.
Пример визуализации положения золотника
Визуализация показывает, что отверстие P-A открыто между положением золотника в -2.53e-3
и 2.53e-3
m. Из-за спецификации, что отверстие P-A открыто только, когда золотник перемещается в положительном направлении, Consistency check for neutral spool and position open connections установлено на Warning
возвращает:
Warning: P-A orifice must be closed when the spool is in the neutral position. Adjust Spool position at maximum P-A orifice area, Neutral spool position open connections, or Consistency check for neutral spool position open connections. Right-click on the block and select Fluids > Plot Valve Characteristics to view the area or flow of each connection versus spool position.
Чтобы устранить это предупреждение, вы можете:
Измените Spool position at maximum P-A orifice area на значение, больше 0,005 м.
Измените Consistency check for neutral spool position open connections на None
.
Измените строение клапана, установив для Neutral spool position open connections значение P-A only
.
Доступна предварительная параметризация блока 4-Way 3-Position Directional Valve (IL) с данными производителя. Эти данные позволяют моделировать определенный компонент поставщика.
Чтобы загрузить предопределенную параметризацию,
Щелкните гиперссылку «Выбрать предопределенную параметризацию» в описании диалогового окна 4-Way 3-Position Directional Valve (IL) блока.
Выберите деталь из раскрывающегося меню и нажатия кнопки Update block with selected part.
Если вы измените какие-либо настройки параметра после загрузки параметризации, можно проверить изменения, нажав Compare block settings with selected part. Любое различие в настройках между блоком и предопределенной параметризацией будет отображаться в командном окне MATLAB.
Обратите внимание, что невозможно задать различные значения для одного и того же отверстия как для положительного, так и для отрицательного смещения поршня управления. Кроме того, площадь открытия отражается вокруг нейтрального положения.
Примечание
Предопределенные параметризации компонентов Simscape используют доступные источники данных для подачи значений параметров. Инженерные суждения и упрощающие допущения используются для заполнения недостающих данных. В результате следует ожидать отклонений между моделируемым и фактическим физическим поведением. Чтобы гарантировать необходимую точность, вы должны проверить моделируемое поведение на основе экспериментальных данных и уточнить модели компонента по мере необходимости.