Cylinder Cushion (IL)

Демпфер в цилиндре в изотермической жидкой сети

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Приводы / Вспомогательные Компоненты

Описание

Блок Cylinder Cushion (IL) моделирует гидродемпфер в изотермической жидкой сети. Демпфер замедляет шток гидроцилиндра, когда это приближается к концу диапазона путем ограничения скорости потока жидкости, оставляя полость цилиндра. Этот рисунок ниже показов типичный проект [1] гидродемпфера.

Типичный проект гидродемпфера

Когда поршень перемещается к дну (налево на рисунке), ныряльщик (кустарник демпфирования) вводит емкость в дно и создает дополнительное сопротивление жидкости, оставляя полость цилиндра. Поршневое замедление запускается, когда ныряльщик вводит открытие в дно и закрывает основной жидкий выход. В этом состоянии, потоках жидкости через разрыв между цилиндром и дном через клапан демпфирования. Это ограничивает скорость потока жидкости, оставляя полость цилиндра и уменьшает начальную скорость поршня.

Устройство содержит запорный клапан между цилиндром и дном. Запорный клапан упрощает поршневой ответ во время сокращения путем обеспечения пути к потоку между дном и полостью цилиндра.

Гидродемпфер является составным объектом отверстия переменного сечения, фиксированного отверстия и запорного клапана. Отверстие переменного сечения обеспечивает переменное открытие между полостью заглушки и ныряльщиком. Фиксированное отверстие соединяет поршневую камеру с камерой демпфера. Запорный клапан обеспечивает путь к потоку между камерой демпфера и поршневой камерой во время поршневого сокращения только.

Блок Cylinder Cushion (IL) является составным компонентом, который состоит из этих показанных на рисунке блоков:

Блок Local Restriction (IL), который моделирует клапан демпфирования.
Блок Check Valve (IL) это моделирует запорный клапан.
Блок Orifice (IL), который моделирует переменный разрыв между ныряльщиком и заглушкой.
Блок Ideal Translational Motion Sensor, который преобразует разделение между ныряльщиком и полостью в заглушке в физический сигнал. Этот сигнал управляет открытием блока Orifice (IL).

Блок Cylinder Cushion (IL) является базовым блоком привода. Привод двойного действия или одностороннего действия может опционально включать гидродемпферы, чтобы замедлить перемещение поршня около концов диапазона. Это предотвращает экстремальные удары, когда поршень останавливается заглушками.

Порты A и B являются изотермическими жидкими портами сохранения, сопоставленными с входом емкости и выходом, соответственно. Порт R является портом механической передачи, соединенным с поршневым ныряльщиком. Порт C является портом механической передачи, который соответствует цилиндру зажимная структура. Блок разрабатывает эффект демпфирования для скорости потока жидкости от порта B до порта A. Запорный клапан в блоке ориентирован от порта A до порта B.

Уравнение для области отверстия переменного сечения

В отверстии переменного сечения это принято, что, когда ныряльщик далеко от демпфера, площадь постоянного отверстия полностью открыта и равна $π D_{p l u n g e r}^{2} / 4$ , где D _plunger является диаметром кругового ныряльщика. Кроме того, когда ныряльщик находится в демпфере, отверстие полностью закрывается, и площадь постоянного отверстия равна области утечки. Когда ныряльщик перемещается близко к демпферу, потоки жидкости радиально от полости цилиндра до емкости дна через разрыв между ныряльщиком и открытием в дне. Поэтому это может быть принято, что площадь постоянного отверстия изменяется линейно с перемещением поршня между максимальной площадью и областью утечки. Площадь постоянного отверстия для данного положения поршня вычисляется как:

$S = {\begin{cases} \begin{matrix} S_{l e a k}, & ε x_{p i s t o n} \leq \end{matrix} L_{p l u n g e r} \\ \begin{matrix} S_{m a x}, & ε x_{p i s t o n} \geq L_{p l u n g e r} + \frac{D_{p l u n g e r}}{4} \end{matrix} \\ \begin{matrix} \frac{S_{m a x} - S_{l e a k}}{\frac{D_{p l u n g e r}}{4}} (ε x_{p i s t o n} - L_{p l u n g e r}) + S_{l e a k}, & L_{p l u n g e r} < ε x_{p i s t o n} < L_{p l u n g e r} + \end{matrix} \frac{D_{p l u n g e r}}{4} \end{cases}$

где:

S является площадью постоянного отверстия для данного положения поршня.
S _leak является Leakage area.
S _plunger является Cushion plunger cross-sectional area.
S _max является Maximum orifice area. Это равно S _plunger.
x _piston является смещением поршня. (Необходимо обеспечить начальное смещение поршня x _0,piston как параметры блоков.)
ε является Actuator mechanical orientation гидродемпфера (1 если смещение указывает на положительное движение, -1 если смещение перемещается в обратном направлении).
L _plunger является Cushion plunger length.
D _plunger является Cushion plunger diameter.

Численно сглаживавшая область и давление

В экстремальных значениях площади постоянного отверстия и области значений давления запорного клапана, можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Функция сглаживания применяется ко всем расчетным областям и давлениям клапана, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях этих областей значений.

Нормированная площадь постоянного отверстия вычисляется как:

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

Smoothing factor, f, применяется к нормированной области:

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

Сглаживавшая площадь постоянного отверстия:

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

Точно так же нормированное давление клапана:

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

где:

_pcracking является Check valve cracking pressure differential.
_pmax является Check valve maximum pressure differential.

Сглаживание применилось 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 сглаживавшее давление:

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

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Порт Entry жидкости к камере демпфера.

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

Выйдите из порта жидкости от камеры демпфера

`R` — Стержень
поступательное механическое устройство

Порт механической передачи соединяется с поршневой скоростью ныряльщика и силой.

`C` — Случай
поступательное механическое устройство

Порт механической передачи соединяется с цилиндрической структурой ссылки.

Параметры

развернуть все

Ныряльщик демпфера

`Cushion plunger cross-sectional area` — Площадь поперечного сечения ныряльщика демпфера
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область поперечного сечения ныряльщика демпфера, который принят, чтобы быть круговым. Область равна $π D_{p l u n g e r}^{2} / 4$ , где D _plunger является диаметром кругового ныряльщика.

`Cushion plunger length` — Длина ныряльщика демпфера
`1e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Длина ныряльщика демпфера.

`Actuator piston initial displacement` — Начальное смещение присоединенного поршня
`0 m` (значение по умолчанию) | скаляр

Смещение поршня в цилиндре в начале симуляции. Это смещение определяет начальную область отверстия переменного сечения, которое моделирует переменный разрыв между ныряльщиком и заглушкой.

Зависимости

Если параметры блоков Actuator mechanical orientation установлены в Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, значение поршневого смещения начальной буквы должно быть положительным или нуль.

Если параметры блоков Actuator mechanical orientation установлены в Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, значение поршневого смещения начальной буквы должно быть отрицательным или нуль.

`Actuator mechanical orientation` — Направление перемещения поршня
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (значение по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

Направление перемещения поршня связанного блока привода. Если этот параметр устанавливается на Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, поршень расширяет, когда R – C положителен. Если этот параметр устанавливается на Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, поршень отрекается, когда R – C положителен.

Клапаны

`Cushion orifice area` — Площадь постоянного отверстия демпфирования клапана
`1e-6 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянная площадь постоянного отверстия клапана, через который потоки жидкости от полости цилиндра до дна помещают в камеру, когда ныряльщик в открытии в дне.

`Leakage area between plunger and cushion sleeve` — Общая область утечки, когда ныряльщик в открытии дна
`1e-7 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Общая площадь возможных утечек, когда ныряльщик в открытии дна (втулка демпфера). Область разрыва моделирования отверстия переменного сечения между ныряльщиком и втулкой демпфера равна этой области утечки, когда смещение поршня меньше чем или равно параметру Cushion plunger length.

`Check valve cracking pressure differential` — Перепад давления, при котором запорный клапан начинает открываться
`0.01 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Минимальный перепад давления через запорный клапан, в котором клапан начинает открываться. Запорный клапан позволяет свободный поток жидкости от камеры демпфера до поршневой камеры, но не позволяет поток в противоположном направлении.

`Check valve maximum pressure differential` — Перепад давления, необходимый к полностью открытому запорный клапан
`0.1 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Перепад давления через запорный клапан, необходимый для полного открытия клапана. Значение этого параметра должно быть больше параметра Check valve cracking pressure differential. Запорный клапан позволяет свободный поток жидкости от камеры демпфера до поршневой камеры, но не позволяет поток в противоположном направлении.

`Check valve maximum area` — Площадь открытия, когда запорный клапан полностью открыт
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Область Passage запорного клапана, когда клапан полностью открыт.

`Check valve leakage area` — Общая область утечки, когда запорный клапан полностью закрывается
`1e-10 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Общая площадь возможных утечек, когда запорный клапан полностью закрывается.

`Smoothing factor` — Объем сглаживания, чтобы примениться к запорному клапану и функциям площади открытия отверстия переменного сечения
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения к ответу потока, когда клапан находится в почти открытых или почти закрытых позициях. Установите это значение к ненулевому значению меньше чем один, чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах.

Ссылки

[1] Ронер, P. Промышленное Гидравлическое Управление. Четвертый выпуск. Брисбен: John Wiley & Sons, 1995.

Введенный в R2020a

Документация

Cylinder Cushion (IL)

Описание

Уравнение для области отверстия переменного сечения

Численно сглаживавшая область и давление

Порты

Сохранение

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`R` — Стержень
поступательное механическое устройство

`C` — Случай
поступательное механическое устройство

Параметры

Ныряльщик демпфера

`Cushion plunger cross-sectional area` — Площадь поперечного сечения ныряльщика демпфера
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cushion plunger length` — Длина ныряльщика демпфера
`1e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Actuator piston initial displacement` — Начальное смещение присоединенного поршня
`0 m` (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

`Actuator mechanical orientation` — Направление перемещения поршня
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (значение по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

Клапаны

`Cushion orifice area` — Площадь постоянного отверстия демпфирования клапана
`1e-6 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area between plunger and cushion sleeve` — Общая область утечки, когда ныряльщик в открытии дна
`1e-7 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check valve cracking pressure differential` — Перепад давления, при котором запорный клапан начинает открываться
`0.01 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check valve maximum pressure differential` — Перепад давления, необходимый к полностью открытому запорный клапан
`0.1 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check valve maximum area` — Площадь открытия, когда запорный клапан полностью открыт
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check valve leakage area` — Общая область утечки, когда запорный клапан полностью закрывается
`1e-10 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ссылки

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Cylinder Cushion (IL)

Описание

Уравнение для области отверстия переменного сечения

Численно сглаживавшая область и давление

Порты

Сохранение

A — Жидкий порт изотермическая жидкость

B — Жидкий порт изотермическая жидкость

R — Стержень поступательное механическое устройство

C — Случай поступательное механическое устройство

Параметры

Ныряльщик демпфера

Cushion plunger cross-sectional area — Площадь поперечного сечения ныряльщика демпфера 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Cushion plunger length — Длина ныряльщика демпфера 1e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Actuator piston initial displacement — Начальное смещение присоединенного поршня 0 m (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Actuator mechanical orientation — Направление перемещения поршня Pressure at A causes positive displacement of R relative to C (значение по умолчанию) | Pressure at A causes negative displacement of R relative to C

Клапаны

Cushion orifice area — Площадь постоянного отверстия демпфирования клапана 1e-6 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Leakage area between plunger and cushion sleeve — Общая область утечки, когда ныряльщик в открытии дна 1e-7 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Check valve cracking pressure differential — Перепад давления, при котором запорный клапан начинает открываться 0.01 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Check valve maximum pressure differential — Перепад давления, необходимый к полностью открытому запорный клапан 0.1 MPa (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Check valve maximum area — Площадь открытия, когда запорный клапан полностью открыт 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Check valve leakage area — Общая область утечки, когда запорный клапан полностью закрывается 1e-10 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ссылки

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`B` — Жидкий порт
изотермическая жидкость

`R` — Стержень
поступательное механическое устройство

`C` — Случай
поступательное механическое устройство

`Cushion plunger cross-sectional area` — Площадь поперечного сечения ныряльщика демпфера
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Cushion plunger length` — Длина ныряльщика демпфера
`1e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Actuator piston initial displacement` — Начальное смещение присоединенного поршня
`0 m` (значение по умолчанию) | скаляр

`Actuator mechanical orientation` — Направление перемещения поршня
`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` (значение по умолчанию) | `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`

`Cushion orifice area` — Площадь постоянного отверстия демпфирования клапана
`1e-6 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Leakage area between plunger and cushion sleeve` — Общая область утечки, когда ныряльщик в открытии дна
`1e-7 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check valve cracking pressure differential` — Перепад давления, при котором запорный клапан начинает открываться
`0.01 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check valve maximum pressure differential` — Перепад давления, необходимый к полностью открытому запорный клапан
`0.1 MPa` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check valve maximum area` — Площадь открытия, когда запорный клапан полностью открыт
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Check valve leakage area` — Общая область утечки, когда запорный клапан полностью закрывается
`1e-10 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина