Моделирование Гидравлических Наклонных Клапанов

Классификация направленных клапанов

Направленные клапаны соединяют различные пути потока на основе перемещения центрального поршня управления. Они могут быть пропорциональными, такими как 4-сторонний направленный клапан или поток управления переключение, такой как челночный клапан. Пропорциональные направленные клапаны сконфигурированы на основе путей потока, которые открываются и закрываются, когда поршень управления перемещается, и классифицируются по:

Количество внешних путей или соединительных портов.
Количество положений, которые может принять клапан.
Непрерывность или дискретность.

Количество открытого отверстия в заданное время определяется:

$h = x_{0} + x_{s p} ε,$

где:

h - текущее расстояние открытого отверстия.
_x0 - начальное смещение отверстия. Это значение положительно для нижележащих (первоначально открытых) клапанов и отрицательно для перекрывающихся (первоначально закрытых) клапанов.
_xsp - перемещение золотника из его исходного положения.
ε - ориентация отверстия. Это +1 - отверстие открывается, когда золотник перемещается в положительном направлении и -1 если отверстие закроется, когда золотник перемещается в положительном направлении.

Направленные клапаны в библиотеке Simscape™ Fluids™ Hydraulics (Isothermal) состоят из двухсторонних, трехсторонних, четырехсторонних и шестисторонних направляющих клапанов с одним непрерывным поршнем управления. Блочные порты названы так, чтобы они соответствовали общим соединениям:

P - Порт насоса или давления
T - Порт бака или возврата
A, B - Порты загрузки
X, Y - Порты управления

4-Way направленного клапана

Пропорциональный направленный по потоку клапан характеризуется своим начальным открытым путем потока, путями потока, которые открываются или закрываются с положительным или отрицательным перемещением органа управления, и смещением открытия отверстия. Связь между поршнем управления штриха и отверстием определяет, перекрывается ли отверстие, подстилается ли оно или нейтрально.

Одно строение 4-стороннего, 3-позиционного направленного клапана, соединенного с гидроцилиндром двойного действия, может быть соединена со всеми четырьмя портами, закрытыми в нейтральном положении. Клапан выглядит следующим образом:

Когда поршень управления перемещается в положительном направлении, вправо в схеме клапана, пути потока P-A и B-T открываются. Когда поршень управления перемещается в отрицательном направлении, налево в схеме клапана, пути потока жидкости B-P и A-T открываются. Это строение для положительного и отрицательного смещения схематически представлена как:

где прямоугольник справа представляет положительные соединения для перемещения золотника, а прямоугольник слева представляет отрицательные соединения для перемещения золотника.

Блок 4-Way Directional Valve моделирует эту и десять дополнительных строений, указанных в следующей таблице.

Направленный 4-Way клапан Строений

Нет	Строение	Начальные открытия
1		Все четыре отверстия перекрываются в нейтральном положении: Orifice P-A initial opening <0 Orifice P-B initial opening <0 Orifice A-T initial opening <0 Orifice B-T initial opening <0
2		Все четыре отверстия открыты (подстилаются) в нейтральном положении: Orifice P-A initial opening> 0 Orifice P-B initial opening> 0 Orifice A-T initial opening> 0 Orifice B-T initial opening> 0
3		Отверстия `P-A` и `P-B` перекрываются. Отверстия `A-T` и `B-T` перекрывают больше, чем штрих клапана: Orifice P-A initial opening <0 Orifice P-B initial opening <0 Orifice A-T initial opening <– `valve_stroke` Orifice B-T initial opening <– `valve_stroke`
4		Отверстия `P-A` и `P-B` перекрываются, в то время как отверстия `A-T` и `B-T` открыты: Orifice P-A initial opening <0 Orifice P-B initial opening <0 Orifice A-T initial opening> 0 Orifice B-T initial opening> 0
5		Отверстия `P-A` и `A-T` открыты в нейтральном положении, а отверстия `P-B` и `B-T` перекрываются: Orifice P-A initial opening> 0 Orifice P-B initial opening <0 Orifice A-T initial opening> 0 Orifice B-T initial opening <0
6		Коэффициент `A-T` первоначально открыт, в то время как все три оставшихся отверстия перекрыты: Orifice P-A initial opening <0 Orifice P-B initial opening <0 Orifice A-T initial opening> 0 Orifice B-T initial opening <0
7		Коэффициент `B-T` первоначально открыт, в то время как все три оставшихся отверстия перекрыты: Orifice P-A initial opening <0 Orifice P-B initial opening <0 Orifice A-T initial opening <0 Orifice B-T initial opening> 0
8		Отверстия `P-A` и `P-B` открыты, а отверстия `A-T` и `B-T` перекрываются: Orifice P-A initial opening> 0 Orifice P-B initial opening> 0 Orifice A-T initial opening <0 Orifice B-T initial opening <0
9		Коэффициент `P-A` первоначально открыт, в то время как все три оставшихся отверстия перекрыты: Orifice P-A initial opening> 0 Orifice P-B initial opening <0 Orifice A-T initial opening <0 Orifice B-T initial opening <0
10		Коэффициент `P-B` первоначально открыт, в то время как все три оставшихся отверстия перекрыты: Orifice P-A initial opening <0 Orifice P-B initial opening> 0 Orifice A-T initial opening <0 Orifice B-T initial opening <0
11		Отверстия `P-B` и `B-T` открыты, а отверстия `P-A` и `A-T` перекрываются: Orifice P-A initial opening <0 Orifice P-B initial opening> 0 Orifice A-T initial opening <0 Orifice B-T initial opening> 0

Кроме того, библиотека Гидравлики (Изотермическая) имеет девять дополнительных 4-сторонних блоков направленного клапана, 4-Way Направленные Клапаны A-K, показанные в следующей таблице.

4-Way клапаны A - K Строения

Имя блока	Строение	Описание
4-Way направленный клапан A		Содержит два дополнительных нормально открытых, последовательно расположенных отверстия. Перемещение клапана влево или вправо закрывает путь к баку.
4-Way клапан B		Порты P и A постоянно соединяются через фиксированное отверстие. Отверстия `P-B` и `B-T` первоначально открыты (подстилаются).
4-Way направленный клапан C		Порты P и B постоянно соединены через фиксированное отверстие. Отверстия `P-A`, `A-T` и `B-T` первоначально открыты (подстилаются).
4-Way клапан D		В ссылке P-A установлено два отверстия. Порт А никогда не соединяется с портом T.
4-Way направленный клапан E		Два отверстия установлены в ссылке P-B. Порт B никогда не соединяется с портом T.
4-Way клапан F		Два параллельных отверстия в рычаге P-A и два последовательных отверстия в рычаге A-T.
4-Way клапан G		Два параллельных отверстия в рычаге P-B и два последовательных отверстия в рычаге B-T.
4-Way клапан H		Два параллельных отверстия в рычаге P-B и два последовательных отверстия в рычаге P-T.
4-Way направленный клапан K		Два параллельных отверстия в рычаге P-A и два последовательных отверстия в рычаге P-T.

Создание пользовательского направленного клапана

Направленные клапаны могут быть смоделированы как набор отверстий последовательно и параллельно. Доступные базовые блоки в библиотеке Гидравлики (Изотермическая) для создания направленных клапанов:

Составные конструкции фундаментального направленного клапана

Четырехсторонний трехпозиционный клапан, введенный выше:

Drawing of valve closed in neutral position

Schematic of valve closed in neutral position

может быть смоделирован как набор блоков Отверстия переменного сечения:

Другой клапан, который начинается с закрытых портов нагрузки и открытого соединения между насосом и баком, является:

Когда поршень управления перемещается в положительном направлении, пути потока P-A и B-T открываются. Когда регулирующий клапан перемещается в отрицательном направлении, пути потока B-P и A-T открываются. В нейтральном положении путь потока P-T открыт. Это схематично представлено как:

Он может быть построен с набором блоков Отверстие с переменной площадью Круглые Отверстия. T1 соответствует промежуточной точке между насосом и баком.

Пользовательский направленный клапан для переднего загрузчика

Передний погрузчик, показанный ниже, управляет подъемом и вращением наклона с двумя 6-сторонними 3-позиционными направляющими клапанами. Если оба клапана находятся в нейтральном положении, порт насоса соединяется с портом бака. Насос отсоединяется от бака, если любой из двух клапанов переходит из нейтрального положения.

Клапан выглядит следующим образом:

и представлено схематично как:

Он может быть смоделирован как комбинация Отверстия с блоками Переменная Площадь Круглые Отверстия и блоком Запорный Клапан.

Все отверстия, кроме P_T1_1 и P_T1_2, перекрываются, когда клапан находится в нейтральном положении. Отверстия P_T1_1 и P_T1_2 начнем симуляцию со перемещением открытия (подстиланием), которое позволяет подавать насос при низком давлении в бак.

См. также

2-Way направленный клапан | 3-Way направленный клапан | 4-Way направленный клапан | Запорный клапан | Челночный клапан

Документация