Механизм наклонного диска
Насосы и двигатели
Обратите внимание, что эта страница с описанием предназначена для библиотечного блока Гидравлики (Изотермическая) Жидкости. Для Изотермическая Жидкость библиотечного блока, см. Swash Plate.
Блок Swash Plate является моделью механизма наклонного диска, используемой в аксиально-поршневых гидравлических насосах и моторах для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение вала. Механизм представляет собой комбинацию блока цилиндров или ротора с установленным внутри поршнем и углом наклона диска.
Управление наклона диска осуществляется приводом, обычно сервоцилиндром, действующим вдоль осью привода (отмеченным на предыдущей схеме). Расстояние между осью привода и наклонным диском под нулевым углом равно длине рычага привода r А. Поршни смещены на h от наклонного диска. Угол наклона диска может быть изменен, чтобы увеличить или уменьшить штрих поршня. Когда ротор поворачивается, поршень скользит по наклонному диску, что заставляет поршень совершать возвратно-поступательное движение. Скользящий контакт между поршнем и наклонным диском поддерживается направляющей, показанной на схеме.
В гидромашине поршень переходит между пазами в распределительном диске (не показан на предыдущей схеме) таким образом периодически соединяясь с входным или с выходным отверстием машины. Модель описывает один поршень, взаимодействующий с наклонным диском. Механизм выполняет механическое суммирование двух движений, вызванных вращением наклонного диска относительно его оси и вращением ротора, преобразованное в перемещение поршня.
Следующий рисунок показывает расчетнуюсхему механизма.
Положительное направление привода принято в направлении налево от вертикальной оси, положительное направление перемещения поршня направлено вверх, как показано на схеме. Точка ссылки для обоих движений соответствует диску с углом наклона перпендикулярным оси ротора. Поскольку затронуто угловое движение ротора, то вращениепо часовой стрелке (если смотреть сверху) принято положительным.
Перемещение поршня при произвольном повороте ротора γ и перемещение привода x A определяется из зависимости:
который после незначительной перестройки дает:
| (1) |
где
| xP | Перемещение поршня |
| xA | Перемещение привода |
| rP | Радиус тангажа блока цилиндров |
| rA | Рычаг привода |
| γ | Угол поворота ротора |
| hoff | Смещение поршня |
| β | Угол фазы поршня |
| ω | Скорость вращения ротора |
| t | Время |
Кинематическая связь между поршнем и перемещением привода должна быть преобразована в связь между основными переменными Across для представления физической сети, то есть скоростями:
где
| VP | Скорость поршня |
| VA | Скорость привода |
Свойства инерции механизма приняты незначительными. Поэтому любое состояние механизма может быть рассмотрено как равновесное. Согласно принципу виртуальной работы, если система находится в равновесии, совокупная работа всех приложенных сил и крутящих моментов в системе, виртуальные перемещения равны нулю. Для рассматриваемого механизма принцип виртуальной работы дает:
| (2) |
где
| FP | Сила поршня |
| FA | Сила привода |
| T | Крутящий момент ротора |
| Tres | Крутящий момент сопротивления, действующий на ротор из-за вязкого трения |
Виртуальные перемещения δ <reservedrangesplaceholder4> P, δ <reservedrangesplaceholder3> A и δ <reservedrangesplaceholder2> определяют от Уравнения 1 и заменяют в Уравнение 2. Поскольку виртуальные перемещения в x A и в γ являются независимыми, любой из них может быть равен нулю. В результате получаем ещё два уравнения механизма:
Крутящий момент сопротивления:
где μ - коэффициент вязкого трения в контакте поршня с диском.
Итоговая система уравнений, описывающая механизм наклонного диска, принимает форму:
Связь P является портом механической передачи, сопоставленным с советом поршня. Связь S является портом механического вращений, сопоставленным с валом, который соединяется с блоком цилиндров. Связь A является портом механической передачи, связанной с приводом наклонного диска.
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.
Расстояние между осью привода поворота диска и центром вращения ротора. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию 0.065 м.
Радиус окружности тангажа, где расположены поршни, то есть радиус тангажа блока цилиндров. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию 0.05 м.
Смещение между оголовком поршня и наклонным диском. Параметр должен быть больше или равен нулю. Значение по умолчанию 0.
Наборы параметров начальное угловое положение поршня относительно точки ссылки, которая соответствует нулевому углу. Значение по умолчанию 0.
Наборы параметров начальное положение привода относительно точки ссылки, которая соответствует диску с углом наклона перпендикулярным оси вращения ротора. Значение по умолчанию 0.
Параметр задает коэффициент вязкого трения в контакте поршня с диском. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию 50 Н/( м/с ).
Блок имеет следующие порты:
AПорт механической передачи, связанная с соединением привода.
PПорт механической передачи, сопоставленная с советом поршня.
SМеханический вращательный порт сопоставлен с валом.
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.