Cylinder Cushion (IL)
Демпфер гидроцилиндра в сети изотермической жидкости.
Описание
Блок Cylinder Cushion (IL) представляет собой демпфер гидроцилиндра с дроссельным торможением в сети изотермической жидкости. Демпфер замедляет шток цилиндра по мере приближения к концу хода, ограничивая расход жидкости, выходящей из поршневой полости. На рисунке ниже показана типичная конструкция демпфера [1].
По мере того как поршень движется к крышке, которая на рисунке находится слева, амортизирующая втулка, или плунжер, входит в ответное отверстие в крышке (полость демпфера) и создает дополнительное сопротивление жидкости, покидающей рабочую полость цилиндра. Замедление поршня начинается, когда плунжер входит в полость демпфера в крышке и перекрывает основной выход жидкости. В этом состоянии жидкость проходит через дроссельный клапан и минимальный зазор. Клапан ограничивает расход жидкости, выходящей из рабочей полости, и тормозит поршень.
Демпфер гидроцилиндра состоит из двух отверстий – переменного и постоянного сечений и обратного клапана. Отверстие переменного сечения представляет собой переменный зазор между плунжером и выточкой в торцевой крышке. Отверстие постоянного сечения представляет собой дроссель в канале, соединяющем полость демпфера с поршневой полостью. Обратный клапан обеспечивает прохождение потока между полостью демпфера и поршневой полостью только во время выдвижения поршня.
Блок Cylinder Cushion (IL) — это составной компонент, состоящий из следующих блоков:
-
Блок Orifice (IL) моделирует дроссельный клапан.
-
Блок Check Valve (IL) моделирует обратный клапан.
-
Блок Variable Orifice (IL) моделирует переменный зазор между плунжером и торцевой крышкой.
-
Блок Translational Motion Sensor преобразует расстояние между плунжером и полостью в торцевой крышке в физический сигнал. Этот сигнал управляет степенью открытия переменного зазора.
Блок Cylinder Cushion (IL) можно использовать для моделирования гидроприводов. Гидропривод одностороннего или двустороннего действия может включать демпферы для замедления движения поршня вблизи концов хода. Демпфер предотвращает жесткие удары, когда поршень останавливается торцевыми крышками.
Порты A и B — это ненаправленные порты изотермической жидкости, связанные с подводом жидкости и поршневой полостью соответственно. Порт R — это механический ненаправленный порт, связанный с плунжером поршня. Порт C — это механический ненаправленный порт, связанный с зажимной конструкцией цилиндра. Блок амортизирует расход от порта B к порту A. Обратный клапан в блоке ориентирован от порта A к порту B.
Изменяемая площадь отверстия
В блоке с переменным отверстием предполагается, что когда плунжер находится далеко от крышки, сечение основной магистрали жидкости открыто и его площадь равна , где — диаметр круглого плунжера. Когда плунжер движется к крышке, жидкость проходит по радиальному зазору из полости цилиндра в ответное отверстие на крышке. Предполагается, что площадь отверстия изменяется линейно с перемещением поршня между максимальной площадью и площадью утечки. Площадь отверстия для данного положения поршня составляет
где
-
— площадь отверстия для данного положения поршня;
-
— площадь утечки между плунжером и втулкой демпфера, значение параметра Leakage area between plunger and cushion sleeve;
-
— максимальный размер отверстия, который равен значению параметра Cushion plunger cross-sectional area;
-
— положение поршня. Начальное смещение поршня — значение параметра Actuator piston initial displacement;
-
— имеет значение
1, когда для параметра Actuator mechanical orientation установлено значениеPressure at A causes positive displacement of R relative to C, и-1, когда для параметра Actuator mechanical orientationа установлено значениеPressure at A causes negative displacement of R relative to C; -
— длина амортизационного плунжера, значение параметра Cushion plunger length;
-
— диаметр амортизационного плунжера, значение параметра Cushion plunger diameter.
Численное сглаживание значений площади и давления
Можно поддерживать численную устойчивость в симуляции, регулируя параметр Smoothing factor. Если параметр Smoothing factor не равен нулю, обеспечивается сглаживание значений площади отверстия и управляющего давления обратного клапана. Обеспечивается плавное изменение площади отверстия между параметрами Leakage area between plunger and cushion sleeve и Cushion plunger cross-sectional area. Управляющее давление клапана плавно изменяется в диапазоне между параметрами Check valve cracking pressure differential и Check valve maximum pressure differential.
Порты
Ненаправленные
A — входное отверстие
изотермическая жидкость
Порт изотермической жидкости, соответствующий входу в полость демпфера.
B — выходное отверстие
изотермическая жидкость
Порт изотермической жидкости, соответствующий выходу в поршневую полость.
R — шток
поступательная механика
Механический поступательный порт, соответствующий поршню гидроцилиндра.
C — корпус
поступательная механика
Механический поступательный порт, соответствующий опорной структуре гидроцилиндра.
Параметры
Cushion Plunger
Cushion plunger cross-sectional area — площадь поперечного сечения амортизационного плунжера
1e−4 м² (по умолчанию) | положительный скаляр
Площадь поперечного сечения амортизационного плунжера. Площадь равна , где — диаметр круглого плунжера.
Cushion plunger length — длина амортизационного плунжера
1e−3 м (по умолчанию) | положительный скаляр
Длина амортизационного плунжера.
Initial actuator piston displacement — начальное смещение поршня
0 м (по умолчанию) | скаляр
Смещение поршня в цилиндре в начале симуляции. Это смещение определяет начальную площадь переменного отверстия, которое моделирует переменный зазор между плунжером и торцевой крышкой.
Зависимости
Если значение параметра Actuator mechanical orientation установлено на Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, то значение начального смещения поршня должно быть больше или равно нулю.
Если значение параметра Actuator mechanical orientation установлено на Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, то значение начального смещения поршня должно быть меньше или равно нулю.
Actuator mechanical orientation — направление смещения поршня
Pressure at A causes positive displacement of R relative to C (по умолчанию) | Pressure at A causes negative displacement of R relative to C
Направление перемещения поршня подключенного блока привода. Если этот параметр установлен на Pressure at A causes positive displacement of R relative to C, то поршень выдвигается при положительном значении R — C. Если этот параметр установлен на Pressure at A causes negative displacement of R relative to C, то поршень втягивается при положительном значении R — C.
Valves
Cushion orifice area — площадь отверстия дроссельного клапана
1e−6 м² (по умолчанию) | положительный скаляр
Постоянная площадь отверстия дроссельного клапана, через который жидкость перетекает из поршневой полости, когда плунжер находится внутри полости демпфера.
Leakage area between plunger and cushion sleeve — общая площадь утечки, когда плунжер находится внутри отверстия в крышке
1e−7 м² (по умолчанию) | положительный скаляр
Общая площадь возможных утечек, когда плунжер находится в полости демпфера. Когда перемещение поршня меньше или равно значению параметра Cushion plunger length, площадь переменного отверстия, моделирующего зазор между плунжером и крышкой, равна значению этого параметра.
Check valve cracking pressure differential — перепад давления, при котором обратный клапан начинает открываться
0.01 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр
Минимальный перепад давления через обратный клапан, при котором клапан начинает открываться. Обратный клапан позволяет жидкости свободно перетекать из полости демпфера в поршневую полость, но не позволяет перетекать в обратном направлении.
Check valve maximum pressure differential — перепад давления, необходимый для полного открытия обратного клапана
0.1 МПа (по умолчанию) | положительный скаляр
Перепад давления через обратный клапан, необходимый для полного открытия клапана. Значение этого параметра должно быть больше, чем значение параметра Check valve cracking pressure differential. Обратный клапан позволяет жидкости свободно перетекать из полости демпфера в поршневую полость, но не позволяет перетекать в обратном направлении.
Check valve maximum area — площадь полностью открытого обратного клапана
1e−4 м² (по умолчанию) | положительный скаляр
Площадь поперечного сечения отверстия обратного клапана в полностью открытом положении.
Check valve leakage area — общая площадь утечки при полностью закрытом обратном клапане
1e−10 м² (по умолчанию) | положительный скаляр
Общая площадь возможных утечек при полностью закрытом обратном клапане.
Smoothing factor — числовой коэффициент сглаживания
0.01 (по умолчанию) | положительный скаляр
Коэффициент непрерывного сглаживания, который обеспечивает плавность открытия за счет поправки к характеристике клапана в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования в этих режимах.