Swash Plate

Механизм наклонного диска

Библиотека

Насосы и двигатели

Описание

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:

$\begin{array}{l} x_{P} = - (A B - h_{o f f} + B C + D E \cdot t g α) \\ t g α = \frac{x_{A}}{r_{A}} \end{array}$

который после незначительной перестройки дает:

x_{P} = - \frac{r_{P}}{r_{A}} x_{A} \cos (γ + β) - h_{o f f} (\sqrt{1 + \frac{x_{A}^{2}}{r_{A}^{2}}} - 1)

(1)

$γ = ω \cdot t$

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:

$V_{P} = \frac{d x_{P}}{d t} = - \frac{r_{P}}{r_{A}} V_{A} \cos (γ + β) + \frac{r_{P}}{r_{A}} x_{A} ω \sin (γ + β) - \frac{h_{o f f}}{r_{A}^{2}} \frac{x_{A} V_{A}}{\sqrt{1 + \frac{x_{A}^{2}}{r_{A}^{2}}}}$

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:

F_{P} δ x_{P} + F_{A} δ x_{A} + (T - T_{r e s}) δ γ = 0

(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:

$F_{A} = \frac{r_{P}}{r_{A}} F_{P} \cos (γ + β) + \frac{h_{o f f}}{r_{A}^{2}} \frac{x_{A}}{\sqrt{1 + \frac{x_{A}^{2}}{r_{A}^{2}}}} F_{P}$

$T = - \frac{r_{P}}{r_{A}} x_{A} \cdot F_{P} \cdot \sin (γ + β) + T_{r e s}$

Крутящий момент сопротивления:

$T_{r e s} = μ \cdot r_{P} \cdot ω$

где μ - коэффициент вязкого трения в контакте поршня с диском.

Итоговая система уравнений, описывающая механизм наклонного диска, принимает форму:

$F_{A} = \frac{r_{P}}{r_{A}} F_{P} \cos (γ + β) + \frac{h_{o f f}}{r_{A}^{2}} \frac{x_{A}}{\sqrt{1 + \frac{x_{A}^{2}}{r_{A}^{2}}}} F_{P}$

$T = - \frac{r_{P}}{r_{A}} x_{A} \cdot F_{P} \cdot \sin (γ + β) + μ \cdot r_{P} \cdot F_{P}$

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.

Основные допущения и ограничения

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.

Параметры

Swash plate actuator arm: Расстояние между осью привода поворота диска и центром вращения ротора. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию 0.065 м.
Piston pitch radius: Радиус окружности тангажа, где расположены поршни, то есть радиус тангажа блока цилиндров. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию 0.05 м.
Piston offset from the plate: Смещение между оголовком поршня и наклонным диском. Параметр должен быть больше или равен нулю. Значение по умолчанию 0.
Phase angle: Наборы параметров начальное угловое положение поршня относительно точки ссылки, которая соответствует нулевому углу. Значение по умолчанию 0.
Actuator initial displacement: Наборы параметров начальное положение привода относительно точки ссылки, которая соответствует диску с углом наклона перпендикулярным оси вращения ротора. Значение по умолчанию 0.
Viscous friction coefficient: Параметр задает коэффициент вязкого трения в контакте поршня с диском. Параметр должен быть больше нуля. Значение по умолчанию 50 Н/( м/с ).

Порты

Блок имеет следующие порты:

A: Порт механической передачи, связанная с соединением привода.
P: Порт механической передачи, сопоставленная с советом поршня.
S: Механический вращательный порт сопоставлен с валом.

Примеры

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.

Документация

Swash Plate

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Порты

Примеры

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Swash Plate

Библиотека

Описание

Основные допущения и ограничения

Параметры

Порты

Примеры

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®