Single-Acting Actuator (IL)

Линейное преобразование давления в срабатывание в изотермической гидравлической системе

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Изотермическая жидкость/Приводы

Описание

Блок Гидропривод одностороннего действия (IL) моделирует привод, который преобразует давление жидкости в порте A в механическую силу в порту R через вытяжно-втягивающий поршень. Перемещение поршня ограничено моделью жёсткого упора. Когда положение поршня вычисляется внутренне, это сообщается в порте p, и когда положение задано соединением с aSimscape™ Multibody™ соединением, оно принимается как физический сигнал в порте p.

Initial piston displacement, Fluid dynamic compressibility и эталонное давление окружающей среды могут быть изменены. Жидкость и механическая инерция не моделируются.

Смещение

Перемещение поршня измеряется как положение на порте R относительно порта C. Этот Mechanical orientation определяет направление перемещения поршня. Перемещение поршня нейтральный, или 0, когда объем ёмкости равен Dead volume. Когда перемещение принято как вход, убедитесь, что производная положения равна скорости поршня. Это автоматически происходит, когда вход получен от соединения блока Translational Multibody Interface с соединением Simscape Multibody.

Жёсткий упор

Доступны три модели для моделирования предела расширения поршня привода. Этот блок использует такую же формулировку, как и блок Translational Hard Stop, и моделирует равномерные коэффициенты демпфирования и жесткости на обоих концах штриха поршня. Для получения дополнительной информации об опциях модели жёсткого упора смотрите блок Translational Hard Stop.

Жёсткий упор моделируется, когда поршень находится на своей верхней или нижней границе. Граничная область находится в пределах Transition region от Piston stroke или Piston initial displacement. За пределами этой области, $F_{H a r d S t o p} = 0.$

Демпфер

Можно опционально смоделировать демпфирование к крайним точкам штриха поршня. Установка значения Cylinder end cushioning On замедляет перемещение поршня, когда он приближается к своему максимальному продолжению, которое задано в Piston stroke. Для получения дополнительной информации о функциональности демпфера гидродемпфера блок Гидродемпфер (IL).

Трение

Можно опционально смоделировать трение против перемещения поршня. Когда Cylinder friction установлено на On, получившееся трение является комбинацией Стрибека, Кулона и вязких эффектов. Давление различия измеряется между давлением ёмкости и давлением окружения. Для получения дополнительной информации о модели трения и ее ограничениях, см. Блок Трение в Гидроцилиндре.

Утечка

Можно опционально смоделировать утечки между ёмкостью и поршневым резервуаром. Когда Leakage установлено на Onпоток Пуазёйля моделируется между поршнем и цилиндром. Этот блок использует блок Laminar Leakage (IL) библиотеки Simscape Foundation Library. Скорость потока жидкости вычисляется как:

$\dot{m} = \frac{\frac{π}{128} (d_{0}^{4} - d_{i}^{4} - \frac{{(d_{0}^{2} - d_{i}^{2})}^{2}}{\log (d_{0} / d_{i})})}{υ L} (p_{A} - p_{e n v}),$

где:

ν - кинематическая вязкость жидкости.
L - длина поршня, p - P 0.
p A является давлением в порте A.
p _env - давление окружающей среды, которое выбирается в параметре Environment pressure specification.

Диаметр цилиндра, d 0, $d_{0} = d_{i} + 2 c,$ где c - Piston-cylinder clearance, а диаметр поршня, d i, равен $d_{i} = \sqrt{\frac{4 A_{P}}{π}},$ где A P является Piston cross-sectional area.

Численно-сглаженная площадь и давление

В крайних точках площади постоянного отверстия демпфера и области значений давления запорного клапана можно поддерживать числовую робастность в симуляции, регулируя Smoothing factor блока. Сглаживающая функция применяется ко всем вычисленным площадям и давлениям в клапане, но в основном влияет на симуляцию в крайних пределах этих областей значений.

Нормированная площадь постоянного отверстия вычисляется как:

$\hat{A} = \frac{(A - A_{l e a k})}{(A_{\max} - A_{l e a k})} .$

где:

_Aleak - демпфер Leakage area between plunger and cushion sleeve.
_Amax является Cushion plunger cross-sectional area.

Smoothing factor, f, применяется к нормированной области:

${\hat{A}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{A}}_{}^{2} + {(\frac{f}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{A} - 1)}^{2} + {(\frac{f}{4})}^{2}} .$

Сглаженная площадь постоянного отверстия является:

$A_{s m o o t h e d} = {\hat{A}}_{s m o o t h e d} (A_{\max} - A_{l e a k}) + A_{l e a k} .$

Точно так же нормированное давление в клапане:

$\hat{p} = \frac{(p - p_{c r a c k i n g})}{(p_{\max} - p_{c r a c k i n g})} .$

где:

_pcracking - демпфер Check valve cracking pressure differential.
_pmax - демпфер Check valve maximum pressure differential.

Сглаживание, приложенное к нормированному давлению:

${\hat{p}}_{s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{p}}_{}^{2} + {(\frac{f}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{(\hat{p} - 1)}^{2} + {(\frac{f}{4})}^{2}},$

и сглаженное давление составляет:

$p_{s m o o t h e d} = {\hat{p}}_{s m o o t h e d} (p_{\max} - p_{c r a c k i n g}) + p_{c r a c k i n g} .$

Блочные подкомпоненты

Блок Гидропривода одностороннего действия (IL) состоит из четырех Simscape Foundation и двух Библиотечных блоков Fluids:

Поступательный жёсткий упор
Ламинарные утечки (IL)
Конвертер
Датчик
Гидродемпфер (IL)
Трение в гидроцилиндре (IL)

Структурная схема привода

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт жидкости
изотермическая жидкость

Точка входа жидкости в полость привода.

`C` - Корпус привода
механический поступательный

Базовый порт для скорости и силы привода.

`R` - Поршень привода
механический поступательный

Порт, сопоставленный со скоростью и силой поршня.

Вход

расширить все

`p` - Положение поршня, м
физический сигнал

Положение поршня в m, полученное как физический сигнал от блока Simscape Multibody.

Зависимости

Чтобы открыть этот порт, установите Piston displacement равным Provide input signal from Multibody joint.

Выход

расширить все

`p` - Положение поршня, м
физический сигнал

Положение поршня в m, возвращается как физический сигнал.

Зависимости

Чтобы открыть этот порт, установите Piston displacement равным Calculate from velocity of port R relative to port C.

Параметры

расширить все

Привод

`Mechanical orientation` - Направление перемещения поршня
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

Задает направление перемещения поршня. Pressure at A causes positive displacement of R relative to C соответствует положительному перемещению, или удлинению штока привода, когда R - C положительно. Pressure at A causes negative displacement of R relative to C соответствует отрицательному перемещению, или уборке штока привода, когда R - C положительно.

`Piston cross-sectional area` - Площадь поперечного сечения штока поршня
`0.01 m^2` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения штока поршня.

`Piston stroke` - Максимальное расстояние хода поршня
`0.1 m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное расстояние хода поршня.

`Dead volume` - Объем жидкости при полном уборке поршня
`1e-5 m^3` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Откройте объем в камере с жидкостью, когда поршень будет полностью втянут.

`Environment pressure` - Определяемое пользователем давление в окружающей среде
`0.101325 MPa` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Определяемое пользователем давление окружающей среды.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Environment pressure specification равным Specified pressure.

`Environment pressure specification` - Эталонное давление окружения
`Atmospheric pressure` (по умолчанию) | `Specified pressure`

Эталонное давление окружения. The Atmospheric pressure опция устанавливает давление окружающей среды равным 0,101325 МПа.

Жёсткий упор

`Hard-stop stiffness coefficient` - Коэффициент жесткости
`1e10 N/m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент жесткости поршня.

`Hard-stop damping coefficient` - Коэффициент демпфирования
`150 N/(m/s)` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Коэффициент жесткости поршня. Это значение должно быть больше 0.

`Hard stop model` - Выбор модели для силы на поршне при полном выпуске или уборке
`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound` (по умолчанию) | `Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound` | `Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound`

Моделируйте выбор силы на поршне при полном удлинении или полном уборке. Для получения дополнительной информации см. блок Translational Hard Stop.

`Transition region` - область значений применения модели силы жёсткого упора
`0.1 mm` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область значений применения модели силы жёсткого упора. Вне этой области значений максимального удлинения поршня и максимального уборки поршня Hard stop model не прикладывается и нет дополнительной силы на поршень.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Hard stop model равным Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound.

Демпфер

`Cylinder end cushioning` - Моделировать ли замедление поршня при максимальном расширении
`Off` (по умолчанию) | `On`

Будет ли моделировать замедление поршня при максимальном расширении. Для получения дополнительной информации см. блок Гидродемпфер (IL).