Моделирование гидравлических распределительных клапанов

Классификация распределительных клапанов

Распределительные клапаны соединяют различные пути к потоку на основе смещения центрального поршня управления. Они могут быть пропорциональными, такими как распределительный клапан с 4 путями или переключение потока управления, такими как клапан шаттла. Пропорциональные распределительные клапаны сконфигурированы на основе путей к потоку, которые открываются и закрываются, когда поршень управления перемещает и классифицируется:

Количество внешних путей или соединяющихся портов.
Количество положений клапан может принять.
Будучи непрерывным или дискретным.

Сумма открытого отверстия в установленный срок определяется:

$h = x_{0} + x_{s p} ε,$

где:

h является текущим открытым расстоянием отверстия.
_x0 является начальным смещением отверстия. Это значение положительно для underlapped (первоначально открытый) клапаны и отрицание для перекрытого (первоначально закрытый) клапаны.
_xsp является смещением золотника от своего исходного положения.
ε является ориентацией отверстия. Это - +1 отверстие, открывается, когда золотник перемещает в положительном направлении и -1 если отверстие закрывается, когда золотник перемещает в положительном направлении.

Распределительные клапаны в библиотеке Simscape™ Fluids™ Hydraulics (Isothermal) включают двухсторонние, и распределительные клапаны с шестью путями с четырьмя путями, с тремя путями с одним, непрерывным поршнем управления золотника. Блокируйтесь порты называют, чтобы соответствовать общим связям:

P — порт Pump или Pressure
Порт T — Tank или Return
A, порты B — Load
X, y Порты управления

Схематичный распределительный клапан с 4 путями

Пропорциональный распределительный клапан потока характеризуется его начальным открытым путем к потоку, путями к потоку, которые открываются или соглашаются с положительным или отрицательным перемещением органа управления и смещением открытия отверстия. Отношение между диапазоном поршня управления и открытием идентифицирует, перекрывается ли отверстие, underlapped, или нейтральное.

Одна настройка 3-позиционного распределительного клапана с 4 путями, соединенного с гидроцилиндром двойного действия, может быть соединена со всеми четырьмя портами, закрытыми в нейтральном положении. Клапан выглядит так:

Когда поршень управления перемещает в положительном направлении, направо в схеме клапана, пути к потоку P-A и открытый B-T. Когда поршень управления перемещает в обратном направлении, налево в схеме клапана, пути к потоку B-P и открытый A-T. Эта настройка для положительного и отрицательного смещения, схематично представлен как:

где поле справа представляет положительные связи смещения золотника, и поле слева представляет отрицательные связи смещения золотника.

Блок 4-Way Directional Valve моделирует это и десять дополнительных настроек, заданных в следующей таблице.

Настройки распределительного клапана с 4 путями

Нет	Настройка	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 (underlapped) 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` перекрываются для больше, чем диапазона 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, в то время как 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		Отверстие `A-T` первоначально открыто, в то время как все три остающихся отверстия 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
7		Отверстие `B-T` первоначально открыто, в то время как все три остающихся отверстия 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
8		Отверстия `P-A` и `P-B` открыты, в то время как 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		Отверстие `P-A` первоначально открыто, в то время как все три остающихся отверстия 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
10		Отверстие `P-B` первоначально открыто, в то время как все три остающихся отверстия 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
11		Отверстия `P-B` и `B-T` открыты, в то время как 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 Hydraulics (Isothermal) имеет девять дополнительных блоков распределительного клапана с 4 путями, Распределительные клапаны С 4 путями - K, показанный в следующей таблице.

Распределительные клапаны с 4 путями - K настройки

Имя блока	Настройка	Описание
Распределительный клапан с 4 путями A		Содержит два дополнительных обычно открытых, последовательно расположенных отверстия. Смещение клапана налево или к праву закрывает путь к баку.
Распределительный клапан с 4 путями B		Порты P и A постоянно соединяются через фиксированное отверстие. Отверстия `P-B` и `B-T` первоначально открыты (underlapped).
Распределительный клапан с 4 путями C		Порты P и B постоянно соединяются через фиксированное отверстие. Отверстия `P-A`, `A-T` и `B-T` первоначально открыты (underlapped).
Распределительный клапан с 4 путями D		Два отверстия установлены в ссылке P-A. Порт А никогда не соединяется с портом T.
Распределительный клапан с 4 путями E		Два отверстия установлены в ссылке P-B. Порт B никогда не соединяется с портом T.
Распределительный клапан с 4 путями F		Два параллельных отверстия в руке P-A и два серийных отверстия в руке A-T.
Распределительный клапан с 4 путями G		Два параллельных отверстия в руке P-B и два серийных отверстия в руке B-T.
Распределительный клапан с 4 путями H		Два параллельных отверстия в руке P-B и два серийных отверстия в руке P-T.
Распределительный клапан с 4 путями K		Два параллельных отверстия в руке P-A и два серийных отверстия в руке P-T.

Создание пользовательского распределительного клапана

Распределительные клапаны могут быть смоделированы как набор отверстий последовательно и параллели. Доступные базовые блоки в библиотеке Hydraulics (Isothermal) для создания распределительных клапанов:

Основные структуры составного объекта распределительного клапана

Трехпозиционный клапан с четырьмя путями, 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:

Различный клапан, который запускается с закрытых портов загрузки и открытой связи между насосом и баком:

Когда поршень управления перемещает в положительном направлении, пути к потоку P-A и открытый B-T. Когда распределительный клапан перемещает в обратном направлении, пути к потоку B-P и открытый A-T. В нейтральном положении путь к потоку P-T открыт. Это представлено схематично как:

Это может быть создано с набором Отверстия с Переменной областью Круглые блоки Отверстий. T1 соответствует промежуточной точке между насосом и баком.

Пользовательский распределительный клапан для переднего загрузчика

Передний загрузчик, показанный ниже указателей, поднимается и наклонное приведение в действие с двумя 3-позиционными распределительными клапанами с 6 путями. Если оба клапана находятся в нейтральном положении, подключениях порта насоса к порту бака. Насос отключается от бака, если любой из этих двух клапанов перемещается от нейтрального положения.

Клапан выглядит так:

и представлен схематично как:

Это может быть смоделировано как комбинация Отверстия с Переменной областью Круглые блоки Отверстий и блок Check Valve.

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 начните симуляцию с перемещения открытия (underlapping), который позволяет производительность насоса при низком давлении на бак.

Документация