Variable-Displacement Motor (TL)

Переменное смещение двунаправленный тепловой жидкий двигатель

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Тепловая Жидкость / Pumps & Motors

  • Variable-Displacement Motor (TL) block

Описание

Блок Variable-Displacement Motor представляет устройство, которое извлекает мощность из тепловой жидкой сети и поставляет ее вращением в механическую сеть. Перемещение мотора варьируется в процессе моделирования согласно входу физического сигнала, заданному в порте D.

Порты A и B представляют моторные входы. Порты R и C представляют приводной вал и случай. Во время нормального функционирования перепад давления от порта A до порта B вызывает положительную скорость потока жидкости от порта A до порта B и положительного вращения вала двигателя относительно моторного случая. Этот режим работы упомянут здесь как прямое движение.

Режимы работы

Блок имеет восемь режимов работы. Рабочий режим зависит от перепада давления от порта A до порта B, Δp = p Bp A; скорость вращения, ω = ω Rω C; и жидкое объемное смещение в порте D. Фигура выше сопоставляет эти режимы с октантами Δp-ω-D график:

  • Режим 1, Прямое движение: Теките из порта A к причинам порта B уменьшение давления от A до B и положительной угловой скорости вала.

  • Режим 2, Реверсивный насос: Отрицательная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта B до порта A, и теките из B к порту A.

  • Режим 3, Реверсивный мотор: Теките из порта B к причинам порта A уменьшение давления от B до A и отрицательной угловой скорости вала.

  • Режим 4, Прямой насос: Положительная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта A до порта B, и теките из A к B.

  • Режим 5, Реверсивный насос: Положительная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта B до порта A, и теките из B к A.

  • Режим 6, Прямое движение: Теките из порта A к причинам порта B уменьшение давления от A до B и положительной угловой скорости вала.

  • Режим 7, Прямой насос: Отрицательная угловая скорость вала вызывает увеличение давления от порта A до порта B, и теките из A к B.

  • Режим 8, Реверсивный мотор: Теките из B к причинам A уменьшение давления от B до A и положительной угловой скорости вала.

Время отклика двигателя рассматривается незначительным по сравнению со временем отклика системы. Принято, что Мотор достигает устойчивого состояния почти мгновенно и описан как квазистационарный компонент.

Скорость потока жидкости и крутящий момент

Массовый расход жидкости, сгенерированный в двигателе,

m˙=m˙Идеал+m˙Утечка,

где:

  • m˙ фактический массовый расход жидкости.

  • m˙Ideal идеальный массовый расход жидкости.

  • m˙Leak внутренняя утечка mas скорость потока жидкости.

Крутящий момент на моторе

τ=τIdealτFriction,

где:

  • τ является фактическим крутящим моментом.

  • Идеал τ является идеальным крутящим моментом.

  • Трение τ является моментом трения.

Идеальная скорость потока жидкости и идеальный крутящий момент

Идеальный массовый расход жидкости

m˙Ideal=ρDSatω,

и идеальный крутящий момент мотора

τIdeal=DSatΔp,

где:

  • ρ является средним значением плотности жидкости в тепловых гидравлических портах A и B.

  • D Находился, сглаживавшее смещение, вычисленное, чтобы удалить числовые разрывы между отрицательными и прямыми вытеснениями.

  • ω является угловой скоростью вала.

  • Δp является перепадом давления между входным и выходным отверстиями.

Смещение насыщения задано как:

DSat={D2+D'Порог' 2,D0D2+D'Порог' 2,D<0.

где:

  • D является перемещением, определенным в порте D физического сигнала.

  • Порог D является заданным значением параметров блоков Displacement threshold for motor-pump transition.

Leakage and friction parameterization

Можно параметрировать утечку и трение аналитически, с помощью сведенных в таблицу КПД или потерь, или входными КПД или ввести потери.

Аналитичный

Когда вы устанавливаете Leakage and friction parameterization на Analytical уровень утечек

m˙Leak=KHPρAvgΔpμAvg,

и момент трения

τFriction=(τ0+KTP|Δp||DSat|DNomtanh4ω(5e5)ωNom),

где:

  • K HP является коэффициентом Хагена-Пуазейля для ламинарных течений в трубе. Этот коэффициент вычисляется из заданных номинальных параметров.

  • μ является динамической вязкостью тепловой жидкости, взятой здесь в качестве среднего значения ее значений в тепловых гидравлических портах.

  • k является моментом трения по сравнению с коэффициентом перепада давления в номинальном смещении, которое определяется из Mechanical efficiency at nominal conditions, ηm,nom:

    k=τfr,nomτ0Δpnom.

    τfr,nom является моментом трения при номинальных условиях:

    τfr,nom=(1ηm,nom)DnomΔpnom.

  • Имя D является заданным значением параметров блоков Nominal Displacement.

  • τ 0 является заданным значением параметров блоков No-load torque.

  • Имя ω является заданным значением параметров блоков Nominal shaft angular velocity.

  • Имя Δp является заданным значением параметров блоков Nominal pressure drop. Это - перепад давления, при котором задан номинальный объемный КПД.

Коэффициент Хагена-Пуазейля определяется из номинальных параметров компонента жидкости уравнением

KHP=DNomωNomμNom(1ηv,Nom1)ΔpNom,

где:

  • Имя ω является заданным значением параметра Nominal shaft angular velocity. Это - скорость вращения, при которой задан номинальный объемный КПД.

  • Имя μ является заданным значением параметров блоков Nominal Dynamic viscosity. Это - динамическая вязкость, при которой задан номинальный объемный КПД.

  • η v, Имя является заданным значением параметров блоков Volumetric efficiency at nominal conditions. Это - объемный КПД, соответствующий заданным номинальным условиям.

Сведенные в таблицу КПД

Когда вы устанавливаете Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies, уровень утечек

m˙Leak=m˙Просочитесь, Насос(1+α)2+m˙Утечка, Двигатель(1α)2,

и момент трения

τFriction=τFriction,Pump1+α2+τFriction,Motor1α2,

где:

  • α является числовым параметром сглаживания для перехода режима мотор-насос.

  • m˙Leak,Motor расход утечек в моторном режиме.

  • m˙Leak,Pump уровень утечек в режиме насоса.

  • Трение τ, Двигатель является моментом трения в моторном режиме.

  • Трение τ, Насос является моментом трения в режиме насоса.

Параметр сглаживания α дан гиперболической функцией тангенса

α=tanh(4ΔpΔpThreshold)·tanh(4ωωThreshold)·tanh(4DDThreshold),

где:

  • Порог Δp является заданным значением параметров блоков Pressure gain threshold for pump-motor transition.

  • Порог ω является заданным значением параметров блоков Angular velocity threshold for pump-motor transition.

  • Порог D является заданным значением параметров блоков Angular velocity threshold for motor-pump transition.

Уровень утечек вычисляется от объемного КПД, количество, которое задано в табличной форме по Δp –ɷ–D область через параметры блоков Volumetric efficiency table. При работе в режиме насоса (квадранты 1 и 3 Δp –ɷ–D график, показанный в карте Режимов работы), уровень утечек:

m˙Leak,Pump=(1ηv)m˙Идеал,

то, где η v является объемным КПД, получило или интерполяцией или экстраполяцией табличных данных. Точно так же при работе в моторном режиме (квадранты 2 и 4 Δp –ɷ–D график), уровень утечек:

m˙Leak,Motor=(1ηv)m˙.

Момент трения так же вычисляется от механического КПД, количество, которое задано в табличной форме по Δp –ɷ–D область через параметры блоков Mechanical efficiency table. При работе в режиме насоса (квадранты 1 и 3 Δp –ɷ–D график):

τFriction,Pump=(1ηm)τ,

то, где η m является механическим КПД, получило или интерполяцией или экстраполяцией табличных данных. Точно так же при работе в моторном режиме (квадранты 2 и 4 Δp –ɷ–D график):

τFriction,Motor=(1ηm)τIdeal.

Сведенные в таблицу потери

Когда вы устанавливаете Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical losses, утечка (объемная) скорость потока жидкости задана непосредственно в табличной форме по Δp –ɷ–D область:

qLeak=qLeak(Δp,ω,DSat).

Массовый расход жидкости из-за утечек вычисляется из объемного расхода:

m˙Leak=ρqLeak.

Момент трения так же задан в табличной форме:

τFriction=τFriction(Δp,ω,DSat),

где Утечка q (Δp, ω) и Трение τ (Δp, ω) является объемными и механическими потерями, полученными посредством интерполяции или экстраполяции табличных данных, заданных через параметры блоков Mechanical loss table и Volumetric loss table.

Input efficiencies

Когда вы устанавливаете Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies, расчет расхода утечки и момента трения кручения идентичен Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies установка. Объемные и механические интерполяционные таблицы КПД заменяются входными параметрами физического сигнала, которые вы задаете через порты EV и EM.

КПД являются положительными количествами со значением между 0 и 1. Входные значения за пределами этих границ установлены равные связанному самому близкому (0 для входных параметров, меньших, чем 0, 1 для входных параметров, больше, чем 1). Другими словами, сигналы КПД насыщаются в 0 и 1.

Введите потери

Когда вы устанавливаете Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies, расчет расхода утечки и момента трения кручения идентичен Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies установка. Объемные и механические интерполяционные таблицы потерь заменяются входными параметрами физического сигнала, которые вы задаете через порты LV и LM.

Блок игнорирует знак входа. Блок устанавливает знаки автоматически от условий работы, установленных в процессе моделирования — более точно от Δpɷ квадрант, в котором компонент, оказывается, действует.

Энергетический баланс

Механизированный труд, сделанный двигателем, сопоставлен с энергетическим обменом. Управляющее энергетическое уравнение баланса:

ϕA+ϕBPhydro=0,

где:

  • Φ A и Φ B является энергетическими скоростями потока жидкости в портах A и B, соответственно.

  • Гидро P является функцией перепада давлений между моторными портами: Phydro=Δpm˙ρ.

Моторная механическая энергия произведена должная закрутить, τ, и скорость вращения, ω:

Pmech=τω.

Предположения

  • Сжимаемость жидкости незначительна.

  • Нагрузки на валу мотора от инерции, трения и сил упругости незначительны.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Входной порт физического сигнала для объема жидкости перемещен на вращение. Функция сглаживания упрощает переход между положительными и отрицательными входными значениями.

Входной порт физического сигнала для объемного КПД. Входной сигнал имеет верхнюю границу в значении параметров Maximum volumetric efficiency и нижнюю границу в значении параметров Minimum volumetric efficiency.

Зависимости

Этот порт осушен только, когда вариант блока установлен в Input efficiencies.

Входной порт физического сигнала для механического КПД. Входной сигнал имеет верхнюю границу в значении параметров Maximum mechanical efficiency и нижнюю границу в значении параметров Minimum mechanical efficiency.

Зависимости

Этот порт осушен только, когда вариант блока установлен в Input efficiencies.

Входной порт физического сигнала объемных потерь, определяющий расход внутренних утечек между входными отверстиями мотора.

Зависимости

Этот порт осушен только, когда вариант блока установлен в Input losses.

Входной порт физического сигнала за механическую потерю, заданную как момент трения на вращающемся вале двигателя.

Зависимости

Этот порт осушен только, когда вариант блока установлен в Input losses.

Сохранение

развернуть все

Тепловой жидкий порт сохранения, представляющий моторный вход.

Тепловой гидравлический порт, представляющий выход мотора.

Механический вращательный порт, представляющий корпус мотора.

Механический вращательный порт, представляющий вращение вала мотора.

Параметры

развернуть все

Метод, чтобы вычислить потери скорости потока и крутящего момента из-за внутренних утечек и трения. Когда вы выбираете Analytical, параметры блоков общедоступны из таблиц данных компонента. Когда вы выбираете Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies или Tabulated data - volumetric and mechanical losses, блок использует интерполяционные таблицы, чтобы сопоставить перепад давления, скорость вращения и смещение к КПД или потерям компонента.

Когда вы выбираете Input signal - volumetric and mechanical efficiencies или Input signal - volumetric and mechanical losses, блок выполняет расчет расхода утечки и момента трения кручения то же самое как Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies или Tabulated data - volumetric and mechanical losses настройки, соответственно, и блок включают порты физического сигнала, EV и EM. Вы используете эти порты, чтобы задать объемный и механический КПД.

Жидкое смещение для данного объемного КПД. Эти значения обычно доступны в стандартных условиях работы в таблице данных производителя. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить уровень утечек и момент трения.

Угловая скорость вращения вала, которая соответствует данному объемному КПД. Эти значения обычно доступны в стандартных условиях работы в таблице данных производителя. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить уровень утечек и момент трения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Перепад давления, который соответствует данному объемному КПД. Эти значения обычно доступны в стандартных условиях работы в таблице данных производителя. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить уровень внутренних утечек.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Динамическая вязкость гидравлической жидкости для данного объемного КПД. Эти значения обычно доступны в стандартных условиях работы в таблице данных производителя. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить уровень внутренних утечек.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Объемный КПД для данных условий. Блок задает объемный КПД как отношение фактических к идеальным объемным расходам. Эти значения обычно доступны в стандартных условиях работы в таблице данных производителя. Блок использует этот параметр, чтобы вычислить уровень внутренних утечек.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Отношение фактической механической энергии к идеальной механической энергии при номинальных условиях.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Закрутите, чтобы преодолеть трение изоляции и вызвать вращение механического вала. Этот крутящий момент является независимым от компонента нагрузки общего момента трения кручения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Analytical.

Перепады давления для соответствующих табличных данных о КПД. Вектор должен быть по крайней мере двумя элементами в строго увеличивающемся порядке.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp, D). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.

Угловые скорости вала для соответствующих табличных данных о КПД. Вектор должен быть по крайней мере двумя элементами в строго увеличивающемся порядке.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp, D). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.

Смещения, в которых можно задать табличные данные КПД. Вектор должен быть по крайней мере двумя элементами в строго увеличивающемся порядке.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp, D). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.

Объемные КПД при заданных перепадах давления жидкости, угловых скоростях вала и смещениях. КПД должны быть в области значений 0–1. M, N и L являются размерами заданных векторов интерполяционной таблицы:

  • M является количеством векторных элементов в параметре Pressure drop vector for efficiencies, dp.

  • N является количеством векторных элементов в параметре Shaft angular velocity vector for efficiencies, w.

  • L является количеством векторных элементов в параметре Displacement vector for efficiencies, D.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp, D). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.

Механический КПД, соответствующий заданным перепадам давления жидкости, угловым скоростям вала и смещениям. КПД должны быть в области значений 0–1. M, N и L являются размерами заданных векторов интерполяционной таблицы:

  • M является количеством векторных элементов в параметре Pressure drop vector for efficiencies, dp.

  • N является количеством векторных элементов в параметре Shaft angular velocity vector for efficiencies, w.

  • L является количеством векторных элементов в параметре Displacement vector for efficiencies, D.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp, D). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies.

Перепады давления для соответствующих табличных данных потерь. Вектор должен быть по крайней мере двумя элементами в строго увеличивающемся порядке.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp, D). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical losses.

Угловая скорость вала для соответствующих табличных данных потерь. Вектор должен быть по крайней мере двумя элементами в строго увеличивающемся порядке.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp, D). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical losses.

Смещения, в которых можно задать табличные данные потерь. Вектор должен быть по крайней мере двумя элементами в строго увеличивающемся порядке.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp, D). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical losses.

Объемные потери при заданных перепадах давления жидкости, угловых скоростях вала и смещениях. Блок задает объемную потерю расход внутренних объемных утечек между портом A и портом B. M и N являются размерами заданных векторов интерполяционной таблицы:

  • M является количеством векторных элементов в параметре Pressure drop vector for losses, dp.

  • N является количеством векторных элементов в параметре Shaft angular velocity vector for losses, w.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp, D). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical losses.

Механические потери для данных перепадов давления, угловых скоростей вала и смещений. Блок задает механическую потерю как момент трения из-за изоляций и внутренних компонентов. M и N являются размерами заданных векторов интерполяционной таблицы:

  • M является количеством векторных элементов в параметре Pressure drop vector for losses, dp.

  • N является количеством векторных элементов в параметре Shaft angular velocity vector for losses, w.

Можно задать данные для одного квадранта, (ɷ, Δp). Обратитесь к описанию блока для режимов работы, соответствующих различным квадрантам. Табличные данные за механические потери должны выполнить соглашение на рисунке с положительными значениями при положительных скоростях вращения и отрицательными величинами при отрицательных скоростях вращения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Tabulated data - volumetric and mechanical losses.

Наименьшее допустимое значение объемного КПД. Вход от порта EV физического сигнала насыщает входные параметры ниже этого значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Наибольшее допустимое значение объемного КПД. Вход от порта EV физического сигнала насыщает входные параметры выше этого значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Наименьшее допустимое значение механического КПД. Вход от порта EM физического сигнала насыщает входные параметры ниже этого значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Самое большое позволенное значение механического КПД. Вход от порта EM физического сигнала насыщает входные параметры выше этого значения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies.

Перепад давления между входным и выходным отверстиями, ниже которого начинает переходить между моторным и насосным режимами блок. Блок использует гиперболическую функцию тангенса, чтобы сглаживать уровень утечек и момент трения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies или Input signal - volumetric and mechanical losses.

Угловая скорость вала, ниже которой начинает переходить между моторным и насосным режимами блок. Блок использует гиперболическую функцию тангенса, чтобы сглаживать уровень утечек и момент трения.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на Input signal - volumetric and mechanical efficiencies или Input signal - volumetric and mechanical losses.

Площадь сечения входного и выходного отверстий компонента. Области приняты равные.

Режим предупреждения моделирования для условий работы вне области значений табличных данных. Выберите Warning чтобы уведомить, когда перепад давления жидкости, угловая скорость вала или мгновенное смещение выходят за пределы заданных табличных данных. Предупреждение не заставляет симуляцию останавливаться.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Leakage and friction parameterization на:

  • Tabulated data - volumetric and mechanical efficiencies

  • Tabulated data - volumetric and mechanical losses

  • Input signal - volumetric and mechanical efficiencies

  • Input signal - volumetric and mechanical losses

Режим предупреждения моделирования для условий работы вне моторного режима. Блок генерирует предупреждение при переходе от моторного к насосному режиму. Выберите Warning чтобы уведомить, когда этот переход происходит. Предупреждение не заставляет симуляцию останавливаться.

Расширенные возможности

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

Введенный в R2017b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте