3-позиционный распределительный клапан с 4 путями в изотермической жидкой системе
Simscape / Жидкости / Изотермическая Жидкость / Valves & Orifices / Направленные Распределительные клапаны
3-позиционный блок Directional Valve (IL) С 4 путями моделирует клапан с четырьмя открытиями в изотермической жидкой сети, обычно между приводом, насосом и баком. Работой клапана управляет один золотник, перемещенный согласно сигналу в порте S. Можно установить базовую настройку клапана путем определения отверстий, которые открыты, когда золотник находится в нейтральном положении (сосредоточен на уровне 0 м) в параметре Neutral spool position open connections, когда золотник перемещается в положительное направление в параметре Positive spool position open connections, и когда золотник перемещается в обратном направлении в Negative spool position open connections.
Можно установить модель для открытия клапана в параметре Orifice parameterization как линейное соотношение или функция пользовательских предоставленных данных, которые могут быть применены к одному или все путям к потоку при клапане.
Setup клапана в качестве примера
В этой настройке в качестве примера Neutral spool position open connections установлен в All closed
. Когда золотник находится в нейтральном положении, все отверстия закрываются для потока:
В этой настройке Negative spool position open connections установлен в P-A and B-T
. Когда сигнал в порте S перемещает золотник в отрицательное положение, пути между портами P и A и между портами B и T открыты для потока. Пути между портами P и B и портами A и T закрываются для потока:
В этой настройке Positive spool position open connections установлен в P-B and A-T
. Когда сигнал в порте S перемещает золотник в положительное положение, пути между портами P и B и между портами A и T открыты для потока, и пути между портами P и A и между портами B и T закрываются:
Схематично, эту настройку показывают как:
Левая сторона соответствует положительному положению, и правая сторона соответствует отрицательному положению.
Диапазон золотника является объемом перемещения золотника, которое отверстие берет к полностью открытому из закрытой позиции и задано для выбранного On каждого отверстия вкладки Valve Configuration. Приведенная ниже таблица показывает, как диапазон вычисляется в соответствии с параметризацией отверстия клапана и характеристиками пути к потоку.
Диапазон золотника на основе пути к параметризации и потоку
Параметризация отверстия | Идентичный для всех путей к потоку | Отличающийся для каждого пути к потоку |
---|---|---|
Линейный - область по сравнению с перемещением золотника | Заданный параметром Spool travel between closed and open orifice | Заданный Золотником перемещаются между закрытым и открытым параметром отверстия, для каждого отверстия |
Табличные данные - область по сравнению с перемещением золотника | Различие между первым и последним элементом параметра Spool travel vector | Различие между первым и последним элементом золотника перемещается векторный параметр для каждого отверстия |
Табличные данные - Объемный расход по сравнению с перемещением золотника и перепадом давления | Различие между первым и последним элементом параметра Spool travel vector, ds | Различие между первым и последним элементом золотника перемещается вектор, ds параметр для каждого отверстия |
Раздел Visualize Orifice Openings детализирует, как видеть ориентацию всех отверстий клапана.
Направление перемещения золотника, сообщенного в порте S, зависит от диапазона золотника и ориентации отверстия:
Определение отверстия и направление перемещения золотника
Буферизуйте Положение, когда Отверстие будет Открыто | Буферизуйте перемещение, ΔS |
---|---|
Всегда закрываемый (отверстие не выбрано ни в какой настройке положения золотника), | N/A |
Всегда открытый (отверстие выбрано в положительных, нейтральных, и отрицательных настройках положения золотника), | N/A |
Отрицательный | S orifice_max + буферизует диапазон – S |
Отрицательный и нейтральный | S orifice_max + буферизует диапазон – S |
Положительный | S orifice_max + буферизует диапазон + S |
Положительный и нейтральный | S orifice_max + буферизует диапазон + S |
Нейтральный | |Sorifice_max | + буферизуют диапазон – |S | |
Положительный и отрицательный | – |Sorifice_max | + буферизуют диапазон – |S | |
Где S orifice_max является положением золотника в максимальной площади постоянного отверстия, заданной для каждого отверстия.
Параметр Consistency check for neutral spool position open connections проверяет это
Любое отверстие, перечисленное в Neutral spool position open connections, открыто, когда сигнал в S 0.
Любое отверстие, которое не перечислено в Neutral spool position open connections, закрывается, когда сигнал в S 0.
Можно опционально принять решение получить предупреждение или ошибку, когда эта проверка нарушена.
Возможные настройки 3-позиционного блока Directional Valve (IL) С 4 путями показывают ниже.
Примечание
Этот блок включает все настройки от Гидравлических (Изотермических) библиотечных блоков Распределительный клапан С 4 путями и Распределительные клапаны С 4 путями – K.
3-позиционная настройка распределительного клапана с 4 путями
Настройка | Значения параметров |
---|---|
Все четыре отверстия закрываются в нейтральном положении. (значение по умолчанию)
| |
Все четыре отверстия открыты в нейтральном положении.
| |
Отверстия A-T и B-T закрываются. Отверстия P-A и P-B перекрываются.
| |
Отверстия A-T и B-T открыты. Отверстия P-A и P-B перекрываются.
| |
Отверстия P-A и A-T открыты в нейтральном положении. Отверстия P-B и B-T перекрываются.
| |
Отверстие A-T открыто в нейтральном положении. Отверстия P-B, A-T и B-T перекрываются.
| |
Отверстие B-T открыто в нейтральном положении. Отверстия P-A, P-B и A-T перекрываются.
| |
Отверстия P-A и P-B открыты. Отверстия A-T и B-T перекрываются.
| |
Отверстие P-A открыто в нейтральном положении. Отверстия P-B, A-T и B-T перекрываются.
| |
Отверстие P-B открыто в нейтральном положении. Отверстия P-A, A-T и B-T перекрываются.
| |
Отверстия P-B и B-T открыты в нейтральном положении. Отверстия P-A и A-T перекрываются.
| |
Отверстия P-A, P-B, A-T и B-T закрываются в нейтральном положении. P-T открыт в нейтральном положении и закрывается, когда золотник перемещает.
| |
Отверстие P-A является постоянным отверстием. Отверстия P-B, A-T и B-T открыты в нейтральном положении.
| |
Отверстие P-B является постоянным отверстием. Отверстия P-A, A-T и B-T открыты в нейтральном положении.
| |
Отверстие P-A закрывается в нейтральном положении. Порты A и T не формируют путь к потоку.
| |
Отверстие P-B закрывается в нейтральном положении. Порты B и T не формируют путь к потоку.
| |
Отверстие P-A закрывается в нейтральном положении. Отверстие A-T открыто в нейтральном положении.
| |
Отверстие P-B закрывается в нейтральном положении. Отверстие B-T открыто в нейтральном положении.
| |
Отверстие P-B закрывается в нейтральном положении. Отверстие P-T открыто в нейтральном положении. Порты A и T не формируют путь к потоку.
| |
Отверстие P-A закрывается в нейтральном положении. Отверстие P-T открыто в нейтральном положении. Порты A и T не формируют путь к потоку.
|
Наборы параметров Orifice parameterization модель для открытой области или объемного расхода через одно или все отверстия клапана. Блок применяет те же данные для всех путей к потоку, если Area characteristics установлен в Identical for all flow paths
; в противном случае отдельная параметризация применяется для Different for all flow paths
установка. Можно смоделировать открытие клапана тремя способами:
Linear - area vs. spool travel
Площадь открытия является линейной функцией положения золотника, полученного как сигнал в порте S:
где:
ΔS является перемещением золотника, заданным в Направлении Перемещения Определения и Золотника Отверстия.
ΔS макс. является перемещением Золотника между закрытым и открытым отверстием.
A макс. является Maximum orifice area.
Утечкой A является Leakage area.
Tabulated data - Area vs. spool travel
Обеспечьте векторы перемещения золотника для своей системы или для отдельных путей к потоку между портами P, A, B и T. Эти данные будут использоваться, чтобы вычислить отношение между смещением золотника и площадью постоянного отверстия. Интерполяция используется, чтобы определить площадь открытия между точками определенных данных. утечка A и A макс. являются первыми и последними параметрами вектора площади открытия, соответственно.
Tabulated data - Volumetric flow rate vs. spool travel and pressure drop
Обеспечьте векторы перемещения и перепада давления золотника и зависимый, 2D массив объемного расхода. Интерполяция используется, чтобы определить скорость потока жидкости между точками определенных данных. Массовый расход жидкости является продуктом объемного расхода и локальной плотности.
Когда клапан находится в почти открытой или почти закрытой позиции в линейной параметризации, можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Функция сглаживания применяется ко всем расчетным областям, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях области клапана.
Нормированная область клапана вычисляется как:
Smoothing factor, s, применяется к нормированной области:
Сглаживавшая область клапана:
Чтобы визуализировать смещения золотника и максимальное смещение, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Fluids> Plot Valve Characteristics. График показывает отверстия, выбранные в установках позиций табуляции Valve Configuration. Оси установлены выбором параметризации отверстия и также:
Площадь постоянного отверстия по сравнению с положением золотника
Объемный расход по сравнению с Положением Золотника, запрошенным при определенном перепаде давления
Когда положительные, нейтральные, и отрицательные настройки во вкладке Valve Configuration показывают то же отверстие, открытие отверстия отображено как константа.
Каждый раз вы изменяете настройки блока, нажимаете Apply в нижней части диалогового окна, затем нажимаете Reload Data на окне рисунка.
Изображение ниже показов настройка клапана в качестве примера. На вкладке Valve Configuration:
Positive spool position open connections установлен в P-A and B-T
.
Neutral spool position open connections установлен в P-T only
.
Negative spool position open connections установлен в P-B and A-T
.
На вкладке P-A Orifice:
Spool position at maximum P-A orifice area установлен в 2.5e-3 m
.
Все другие положения золотника в значениях по умолчанию.
Визуализация положения золотника в качестве примера
Визуализация показывает, что отверстие P-A открыто между положением золотника в -2.53e-3
и 2.53e-3
m. Из-за спецификации, что отверстие P-A открыто только, когда золотник перемещен в положительном направлении, наборе Consistency check for neutral spool and position open connections к Warning
возвращается:
Warning: P-A orifice must be closed when the spool is in the neutral position. Adjust Spool position at maximum P-A orifice area, Neutral spool position open connections, or Consistency check for neutral spool position open connections. Right-click on the block and select Fluids > Plot Valve Characteristics to view the area or flow of each connection versus spool position.
Чтобы разрешить это предупреждение, вы можете:
Измените Spool position at maximum P-A orifice area в значение, больше, чем 0,005 м.
Измените Consistency check for neutral spool position open connections в None
.
Измените настройку клапана установкой Neutral spool position open connections к P-A only
.
Когда отказы включены, клапан, открытая область становится упорно продолженной заданное положение золотника в ответ на один из этих триггеров:
Время симуляции — Сбой происходит в требуемое время.
Поведение симуляции — Сбой происходит в ответ на внешний триггер. Это отсоединяет порт Tr.
Четыре опции отказа доступны в параметре Spool position when faulted:
Positive
— Положение золотника замораживается в положительном положении, открывая пути к потоку Positive spool position open connections к их максимальному значению. Пути к потоку, которые только открыты в Negative spool position open connections и Neutral spool position open connections, закрываются.
Neutral
— Положение золотника замораживается в нейтральном положении, открывая все пути к потоку к их заданным значениям на уровне 0 м.
Negative
— Положение золотника замораживается в отрицательном положении, открывая пути к потоку Negative spool position open connections к их максимальному значению. Пути к потоку, которые только открыты в Positive spool position open connections и Neutral spool position open connections, закрываются.
Maintain last value
— Клапан замораживается в положении золотника, когда триггер происходит.
Из-за числового сглаживания в экстремальных значениях области клапана, в линейной параметризации, минимальная примененная область больше, чем Leakage area, и максимум меньше, чем Maximum orifice area пропорционально значению Smoothing factor.
После того, как инициированный, клапан остается в неработающей области для остальной части симуляции.
Предварительная параметризация блока 4-Way 3-Position Directional Valve (IL) с данными производителя доступна. Эти данные позволяют вам моделировать определенный компонент поставщика.
Загружать предопределенную параметризацию,
Нажмите гиперссылку "Select a predefined parameterization" в диалоговом описании блока 4-Way 3-Position Directional Valve (IL).
Выберите часть из выпадающего меню и нажмите Update block with selected part.
Если вы изменяете какие-либо установки параметров после загрузки параметризации, можно проверять изменения путем нажатия на Compare block settings with selected part. Любое различие в настройках между блоком и предопределенной параметризацией отобразится в окне команды MATLAB.
Обратите внимание на то, что не возможно установить различные значения для того же отверстия и для положительного и для отрицательного смещения поршня управления. Кроме того, площадь открытия зеркально отражается вокруг нейтрального положения.
Примечание
Предопределенная параметризация компонентов Simscape использует доступные источники данных для предоставления значений параметров. Техническое решение и упрощение предположений используются, чтобы заполнить для недостающих данных. В результате отклонения между симулированным и фактическим физическим поведением должны ожидаться. Чтобы гарантировать необходимую точность, необходимо подтвердить симулированное поведение против экспериментальных данных и совершенствовать модели компонента по мере необходимости.
Распределительный клапан с 3 путями (IL) | Привод распределителя (IL) | Клапан шаттла (IL) | Распределительный клапан с 4 путями (TL)