Отверстие переменного сечения между поршнем и распределительным диском
Насосы и двигатели
Распределительный диск является ключевым элементом аксиально-поршневых машин. Его цель - обеспечить связь между поршнями и портами насоса во время вращения ротора или блока цилиндров. Распределительный диск оборудован двумя пазами, имеющими форму полумесяца, один из которых соединяется с портом всасывания, другой соединен с выходным отверстием. Поршни перемещаются вдоль пазов распределительного диска, таким образом, периодически соединяя поршень с входным или выходным отверстием машины.
Предыдущий рисунок показывает аксиально-поршневую с пятью поршнями, где:
Распределительный диск
Ротор
Поршень
Ведущий вал
Наклонный диск
Во время вращения ротора каждый поршень соединяется с одним из распределительных пазов. Эти поршневые соединения, смоделированные как отверстия переменного сечения, отражены в схематической модели поршня, показанной на следующем рисунке.
Блок Porting Plate Variable Orifice является моделью отверстия переменного сечения, созданной между поршневой камерой и пазом на распределительном диске. Два блока Porting Plate Variable Orifice необходимы в модели поршня, чтобы симулировать соединение с входным и выходным отверстиями, соответственно.
Схема вычисления отверстия переменного сечения распределительного диска показана на следующем рисунке.
Модель принимает, что паз смещен углом переноса давления ψ от контрольной точки в направлении вращения отверстия. Обычно r/ R ≤ ψ ≤/ r/ R, где r - радиус отверстия, а R - радиус шага поршня. Небольшой переходный паз треугольной формы помещается в начале большего паза, чтобы избежать внезапного скачка давления. Чтобы избежать непосредственного соединения зон всасывания и нагнетания, угол θ переходного паза должен быть меньше ψ - r/ R. Площадь переходного паза принята линейно зависимой от угла поворота и характеризуется его максимальной площадью. Существует шесть отличительных углов, определяющих зависимость между углом поворота γ и открытием отверстия, как показано в следующей таблице.
| Нет | Номенклатура | Значение | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | <reservedrangesplaceholder0> 1 | ψ – θ – r / R | Начинается открытие переходного паза. |
| 2 | <reservedrangesplaceholder0> 2 | ψ – r / R | Начинается открытие большего паза. Отверстие контактирует с переходным пазом. |
| 3 | <reservedrangesplaceholder0> 3 | ψ + r / R | Начинается полное открытие большего паза. |
| 4 | <reservedrangesplaceholder0> 4 | ψ + r / R + 0.01 | Переходный паз заканчивается. |
| 5 | <reservedrangesplaceholder0> 5 | .r- 2· r/ R | Больший паз полного открытия заканчивается. |
| 6 | <reservedrangesplaceholder0> 6 | π | Больший паз заканчивается. |
Полностью отверстие переменного сечения открыто в α 0 области
ψ + r / <reservedrangesplaceholder3> ≤ <reservedrangesplaceholder2> ≤ π - 2 · r / R
где γ - угол поворота.
Площадь постоянного отверстия вычисляется следующими уравнениями:
где
| A | Площадь постоянного отверстия |
| A tr | Переходный паз максимальная площадь |
| A утечки | Площадь утечек закрытого отверстия |
После определения площади скорость потока жидкости через отверстие вычисляется следующими уравнениями:
где
| q | Скорость потока жидкости |
| p | Перепад давления |
| p A, p B | Абсолютные давления на клеммах блоков |
| C D | Коэффициент расхода потока |
| D H | Гидравлический диаметр отверстия |
| ρ | Плотность жидкости |
| ν | Кинематическая вязкость жидкости |
| p cr | Минимальное давление турбулентного течения |
| Re cr | Критическое число Рейнольдса |
Модель Porting Plate Variable Orifice блока по существу является базовым блоком, предназначенным для использования в различных поршневых машинах. Модель рассчитывает режим течения, вычисляя число Рейнольдса и сравнивая его с его критическим значением. Никакие инерционные эффекты в модели не рассматриваются.
Связи A и B являются гидравлическими портами, сопоставленными с входным и выходным отверстиями отверстия. Связь G является портом физического сигнала, сопоставленным с входным сигналом для угла блока цилиндров. Входной сигнал в порту G обрабатывается как угол, в радианах, поэтому важно, чтобы входной сигнал, представляющий угловое перемещение, сохранялся в области значений от 0 до 2, Подключите порт G к выходу порту блока Угла Sensor, чтобы удовлетворить это требование.
Скорость потока жидкости рассматривается положительной, если она течет из A в B. В исходном положении отверстие принято смещенным углом передачи давления из паза. Когда блок вращается в положительном направлении, отверстие начинает открываться. Чтобы настроить начальное положение отверстия относительно паза, используйте параметр Phase angle.
Модель рассчитывает вязкое трение в контакте поршень - диск.
Инерционные эффекты не рассматриваются.
Угловые смещения диска приняты малыми.
Соединение между поршнем и диском постоянно поддерживает контакт поршня с диском.
Радиус окружности тангажа, в которой расположены поршни. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию 0.05 м.
Диаметр отверстия в нижней части поршневой камеры. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию 0.005 m.
Угол, введенный между пазом и отверстием, чтобы избежать резкого скачка давления и уменьшить утечки. Этот угол отмечен ψ на расчетной схеме выше. Ожидается, что угол будет в диапазоне r/ R ≤ ψ ≤ 3· r/ R, где r является радиусом отверстия, а R является радиусом шага поршня. Значение по умолчанию 0.06 рад.
Этот параметр устанавливает начальное угловое положение отверстия относительно паза. Значение по умолчанию 0, что означает, что отверстие смещено углом передачи давления из паза.
Угол, покрытый небольшим переходным пазом треугольной формы, расположенным перед большим пазом, чтобы избежать внезапного скачка давления, как показано на расчетной схеме выше. Чтобы избежать непосредственного соединения зон всасывания и нагнетания, угол θ переходного паза должен быть меньше ψ - r/ R. Значение по умолчанию 0.01 рад.
Максимальная площадь поперечного сечения переходного паза. Площадь паза принята линейно-зависимой от угла поворота и достигает своего максимума, когда отверстие приближается к большему пазу. Значение по умолчанию 1e-6 м.
Полуэмпирический параметр для емкостной характеристики отверстия. Его значение зависит от геометрических свойств отверстия и обычно приводится в учебниках или таблицах данных производителя. Значение по умолчанию 0.6.
Максимальное значение числа Рейнольдса для ламинарного течения. Переход от ламинарного к турбулентному режиму происходит, когда число Рейнольдса достигает этого значения. Значение параметра зависит от геометрического профиля отверстия. Вы можете найти рекомендации для определения значения этого параметра в учебниках гидравлики. Значение по умолчанию 12, что соответствует круглому отверстию из тонкого материала с острыми ребрами.
Общая площадь возможных утечек в полностью закрытом отверстии. Основной целью параметра является поддержание вычислительной целостности цепи путем предотвращения изоляции фрагмента системы после полного закрытия клапана. Значение значения параметров должно быть больше 0. Значение по умолчанию 1e-9 м ^ 2.
Параметры, определяемые типом рабочей жидкости:
Fluid density
Fluid kinematic viscosity
Используйте блок Hydraulic Fluid или блок Custom Hydraulic Fluid, чтобы задать свойства жидкости.
Блок имеет следующие порты:
AГидравлический порт сопоставлен с входным отверстием отверстия.
BГидравлический порт сопоставлен с выходным отверстием отверстия.
GВходной порт физического сигнала, который передает угловое положение отверстия блоку. Сигнал, приложенный к порту, рассматривается как угол, в радианах и должен быть в области значений от 0 до 2,.
Пример Гидравлического Аксиально-Поршневого Насоса с Датчиком Нагрузки и Ограничением Давления моделирует испытательную установку, предназначенную для исследования взаимодействия между аксиально-поршневым насосом и типичным модулем управления, одновременно выполняя функции измерения нагрузки и ограничения давления. Чтобы гарантировать необходимую точность, модель насоса должна учитывать такие функции, как взаимодействие между поршнями, наклонным диском и распределительным диском, что делает необходимым создание подробной модели насоса.