Гидроцилиндр двухстороннего действия (ИЖ)

Линейный привод двустороннего действия в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Actuators.TranslationalDoubleActing

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Actuators/Double-Acting Actuator (IL)

Описание

Блок Гидроцилиндр двухстороннего действия (ИЖ) моделирует привод, преобразующий перепад давления между двумя камерами в движение поршня. Движение поршня контролируется перепадом давления с двух сторон пластины, разделяющей камеры блока. Пределы хода поршня моделируется одной из моделей жесткого упора. Сжимаемость жидкости дополнительно моделируется в обеих камерах поршня.

Порты A и B представляют собой входы для изотермической жидкости. Порт C ассоциируется с корпусом привода, порт R – с поршнем, при этом он возвращает скорость движения поршня. Положение поршня вычисляется внутри системы и передается в порт p.

Направление движения поршня задается параметром Направление смещения. Если для параметра Направление смещения установлено значение Положительное смещение порта R относительно порта С при увеличении давления в порту A, то поршень выдвигается при положительном перепаде давления - . Если для параметра Направление смещения установлено значение Отрицательное смещение порта R относительно порта С при увеличении давления в порту A, то поршень втягивается при положительном перепаде давлений между камерами.

Перемещение

Перемещение поршня определяется смещением порта R относительно порта C. Значение параметра Направление смещения определяет направление смещения поршня. Перемещение поршня нейтрально (равно 0), когда объем камеры A равен Dead volume.

Модель жесткого ограничителя

Чтобы избежать механического повреждения привода в крайних положениях поршня, блок моделирует нелинейное положение привода при приближении поршня к этим пределам. Блок Гидроцилиндр двухстороннего действия (ИЖ) моделирует это поведение, используя выбор из четырех моделей жесткого ограничителя, в которых ограничители рассматриваются как пружинно-демпферные системы. Модели жесткого ограничителя:

Плавное применение жесткости и демпфирования в переходной зоне, демпфированный отскок;
Максимальная жесткость и демпфирование при контакте, без демпфирования при отскоке;
Наибольшая жесткость и демпфирование применяются на границах, демпфированный отскок;
На основе коэффициента восстановления.

В крайних положениях поршня возникает сила жесткого ограничителя, область действия которой находится в пределах Переходная зона для Ход поршня или Начальное положение поршня относительно камеры А. За пределами этой области .

Подробнее о моделях жесткого ограничителя см. на странице блока Поступательные упоры..

Демпфер

Блок может моделировать амортизацию в крайних положениях поршня. Если установлен флажок Амортизация конца цилиндра А и/или Амортизация конца цилиндра В, то в блоке учитывается замедление поршня по мере приближения к максимальному значению длины хода поршня, определяемому параметром Ход поршня. Более подробную информацию о демпфере гидроцилиндра см. в блоке Амортизатор цилиндра (ИЖ).

Трение

Если установлен флажок Трение между цилиндром и поршнем, то блок учитывает трение поршня во время его движения, при этом результирующее трение представляет собой комбинацию эффектов Штрибека, Кулона и вязкости. Блок измеряет разницу давлений между давлением в камере и давлением окружающей среды. Более подробную информацию о модели трения и ее ограничениях см. в блоке Трение в цилиндре (ИЖ).

Утечка

Блок позволяет учесть возможные утечки между камерами A и B. Если в обеих камерах жидкость одинакова (установлены флажки Одинаковая жидкость с обеих сторон и Внутренняя утечка), то между поршнем и цилиндром моделируется поток Пуазейля. Более подробную информацию о моделировании утечек см. в блоке Ламинарная утечка (ИЖ).

где

— кинематическая вязкость жидкости;
— длина поршня, p - ;
— давление в порту A;
— давление в порту B;
— диаметр цилиндра, который можно записать как , где — значение параметра Зазор между поршнем и цилиндр;
— диаметр поршня, который рассчитывается как , где — среднее значение параметров Площадь поперечного сечения поршня в камере А и Площадь поперечного сечения поршня в камере B.

Численное сглаживание значений площади и давления

Вычислительная устойчивость симуляции опционально регулируется параметром Коэффициент сглаживания. Если Коэффициент сглаживания не равен нулю, то значение площади отверстий демпферов A и B и диапазон давлений обратного клапана сглажены. Площадь отверстия плавно меняется между параметрами Площадь утечки между поршнем и амортизационной втулкой и Площадь поперечного сечения амортизирующего плунжера. Давление клапана плавно изменяется в диапазоне между параметрами Разность давлений для срабатывания обратного клапана и Максимальная разность давлений обратного клапана.

Схема блока

Блок Гидроцилиндр двухстороннего действия (ИЖ) состоит из четырех блоков библиотеки Изотермическая жидкость и двух блоков библиотеки Механика:

Структурная диаграмма привода приведена на схеме.

double acting actuator il 1

Сохранение импульса

Уравнение сохранения импульса для привода имеет вид:

где

— сила, которую жидкость оказывает на поверхность преобразователя. Эта величина не учитывает силы со стороны подкомпонентов блока: жесткого ограничителя (Поступательные упоры), демпфера цилиндра Амортизатор цилиндра (ИЖ), трения в цилиндре Трение в цилиндре (ИЖ). Чтобы узнать о вкладе этих сил на поверхность конвертера, обратитесь к страницам документации по этим подкомпонентам;
зависит от значения параметра Направление смещения:
- Если для параметра Направление смещения установлено значение Положительное смещение порта R относительно порта С при увеличении давления в порту A, то ;
- Если для параметра Направление смещения установлено значение Отрицательное смещение порта R относительно порта С при увеличении давления в порту A, то ;
— площадь поперечного сечения отверстия штока, которую можно вычислить как ;
— значение параметра Площадь поперечного сечения поршня в камере А;
— значение параметра Площадь поперечного сечения поршня в камере B;
— давление внутри камеры A;
— давление внутри камеры B;
— давление окружающей среды.

Порты

Ненаправленные

# A — вход для потока жидкости в камеру A
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствующий входу в камеру A.

Имя для программного использования

port_a

# B — вход для потока жидкости в камеру B
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствующий входу в камеру B.

Имя для программного использования

port_b

# R — поршень привода
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствующий поршню привода.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус привода
поступательная механика

Details

Механический поступательный порт, соответствующий корпусу привода.

Имя для программного использования

case_flange

Выход

# p — положение поршня
скаляр

Details

Положение поршня в м.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Привод

# Одинаковая жидкость с обеих сторон — моделируется ли одна и та же жидкость в обеих камерах блока

Details

Моделируется ли одна и та же жидкость с двух сторон блока. Если у параметра установлен флажок, то свойства жидкости распространяются через блок. Если флажок снят, то камеры блока подключены к изолированным сетям жидкостей с разными свойствами.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`same_properties`
Вычисляемый	Нет

# Направление смещения — направление перемещения поршня
Положительное смещение порта R относительно порта С при увеличении давления в порту A | Отрицательное смещение порта R относительно порта С при увеличении давления в порту A

Details

Определяет направление перемещения поршня. Варианты для выбора:

Положительное смещение порта R относительно порта С при увеличении давления в порту A — перемещение поршня положительно, если объем жидкости в порту A увеличивается. Это соответствует движению штока из цилиндра.
Отрицательное смещение порта R относительно порта С при увеличении давления в порту A — перемещение поршня отрицательно, если объем жидкости в порту A увеличивается. Это соответствует движению штока внутрь цилиндра.

Значения	`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C` \| `Pressure at A causes negative displacement of R relative to C`
Значение по умолчанию	`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C`
Имя для программного использования	`orientation`
Вычисляемый	Нет

# Площадь поперечного сечения поршня в камере А — площадь поперечного сечения поршневого штока камеры A
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения поршневого штока со стороны камеры A.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`piston_area_a`
Вычисляемый	Да

# Площадь поперечного сечения поршня в камере B — площадь поперечного сечения поршневого штока камеры B
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения поршневого штока со стороны камеры B.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`piston_area_b`
Вычисляемый	Да

# Ход поршня — ход поршня
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Максимальное возможное перемещение поршня.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`stroke`
Вычисляемый	Да

# Мертвый объем в камере А — объем жидкости в камере A, при котором передвижение поршня равно 0
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

Объем жидкости в камере A при значении перемещения поршня 0. Этот объем жидкости соответствует положению поршня, при котором он находится вверху по отношению к торцевой крышке привода.

Единицы измерения	`m^3` \| `um^3` \| `mm^3` \| `cm^3` \| `km^3` \| `ml` \| `l` \| `gal` \| `igal` \| `in^3` \| `ft^3` \| `yd^3` \| `mi^3`
Значение по умолчанию	`1e-05 m^3`
Имя для программного использования	`dead_volume_a`
Вычисляемый	Да

# Мертвый объем в камере B — объем жидкости в камере B, при котором передвижение поршня равно 0
m^3 | um^3 | mm^3 | cm^3 | km^3 | ml | l | gal | igal | in^3 | ft^3 | yd^3 | mi^3

Details

Объем жидкости в камере B при значении перемещения поршня 0. Этот объем жидкости соответствует положению поршня, при котором он находится вверху по отношению к торцевой крышке привода.

Единицы измерения	`m^3` \| `um^3` \| `mm^3` \| `cm^3` \| `km^3` \| `ml` \| `l` \| `gal` \| `igal` \| `in^3` \| `ft^3` \| `yd^3` \| `mi^3`
Значение по умолчанию	`1e-05 m^3`
Имя для программного использования	`dead_volume_b`
Вычисляемый	Да

# Давление вне преобразователя — способ задания давления окружающей среды
Атмосферное давление | Заданное давление

Details

Способ задания давления окружающей среды. Вариант Атмосферное давление устанавливает давление окружающей среды равным 0.101325 МПа.

Значения	`Atmospheric pressure` \| `Specified pressure`
Значение по умолчанию	`Atmospheric pressure`
Имя для программного использования	`pressure_type`
Вычисляемый	Нет

# Значение давления вне преобразователя — давление окружающей среды
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Определяемое пользователем давление окружающей среды.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Давление вне преобразователя значение Заданное давление.

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`0.101325 MPa`
Имя для программного использования	`p_specified`
Вычисляемый	Да

Жесткий упор

# Модель жесткого упора — выбор модели жесткого упора
Плавное применение жесткости и демпфирования в переходной зоне, демпфированный отскок | Максимальная жесткость и демпфирование при контакте, без демпфирования при отскоке | Наибольшая жесткость и демпфирование применяются на границах, демпфированный отскок | На основе коэффициента восстановления

Details

Выбор модели для силы, действующей на поршень, когда он находится на крайних положениях. Дополнительную информацию см. блок Поступательные упоры

Значения	`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound` \| `Full stiffness and damping applied at bounds, undamped rebound` \| `Full stiffness and damping applied at bounds, damped rebound` \| `Based on coefficient of restitution`
Значение по умолчанию	`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound`
Имя для программного использования	`hardstop_model`
Вычисляемый	Нет

# Коэффициент жесткости — коэффициент жесткости
N/m | mN/m | kN/m | MN/m | GN/m | kgf/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Коэффициент жесткости поршня.

Единицы измерения	`N/m` \| `mN/m` \| `kN/m` \| `MN/m` \| `GN/m` \| `kgf/m` \| `lbf/ft` \| `lbf/in`
Значение по умолчанию	`1e10 N/m`
Имя для программного использования	`k_hard_stop`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент демпфирования — коэффициент демпфирования
Н*с/м | kgf*s/m | lbf*s/ft | lbf*s/in

Details

Коэффициент демпфирования поршня.

Единицы измерения	`Ns/m` \| `kgfs/m` \| `lbfs/ft` \| `lbfs/in`
Значение по умолчанию	`150.0 N*s/m`
Имя для программного использования	`C_hard_stop`
Вычисляемый	Да

# Переходная зона — диапазон действия модели жесткого упора
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Область срабатывания жесткого упора. За пределами этого диапазона для крайних положений поршня Модель жесткого упора не применяется, и дополнительная сила со стороны упора на поршень не действует.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель жесткого упора значение Плавное применение жесткости и демпфирования в переходной зоне, демпфированный отскок.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.1 mm`
Имя для программного использования	`transition_region`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент восстановления — соотношение конечной и начальной относительной скорости между штоком и упором после столкновения

Details

Отношение конечной и начальной относительной скорости между штоком и упором после отскока штока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель жесткого упора значение На основе коэффициента восстановления.

Значение по умолчанию	`0.7`
Имя для программного использования	`restitution_coefficient`
Вычисляемый	Да

# Пороговая скорость статического контакта — пороговое значение относительной скорости между штоком и упором перед столкновением
m/s | mm/s | cm/s | km/s | m/hr | km/hr | in/s | ft/s | mi/s | ft/min | mi/hr | kn

Details

Пороговое значение относительной скорости между штоком и упором до столкновения. Если шток ударяется о корпус со скоростью, меньшей, чем значение этого параметра, они остаются в контакте. В противном случае шток отскакивает. Чтобы избежать моделирования статического контакта между штоком и корпусом, установите для этого параметра значение 0.

Зависимости

Единицы измерения	`m/s` \| `mm/s` \| `cm/s` \| `km/s` \| `m/hr` \| `km/hr` \| `in/s` \| `ft/s` \| `mi/s` \| `ft/min` \| `mi/hr` \| `kn`
Значение по умолчанию	`0.001 m/s`
Имя для программного использования	`v_static_contact_threshold`
Вычисляемый	Да

# Пороговая сила размыкания контакта — пороговое значение силы, необходимой для перехода из контактного состояния в свободное
N | nN | uN | mN | kN | MN | GN | dyn | lbf | kgf

Details

Минимальное значение силы, необходимой для вывода штока из состояния статического контакта.

Зависимости

Единицы измерения	`N` \| `nN` \| `uN` \| `mN` \| `kN` \| `MN` \| `GN` \| `dyn` \| `lbf` \| `kgf`
Значение по умолчанию	`0.001 N`
Имя для программного использования	`F_static_contact_release_threshold`
Вычисляемый	Да

Амортизатор А

# Амортизация конца цилиндра А — опция моделирования торможения поршня за счет действия демпфера

Details

Учитывается ли замедление поршня в его крайних положениях. Дополнительную информацию см. в блоке см. в блоке Амортизатор цилиндра (ИЖ).

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_cylinder_cushion_a`
Вычисляемый	Нет

# Площадь поперечного сечения амортизирующего плунжера — площадь поперечного сечения амортизационного плунжера
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения амортизационного плунжера.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Амортизация конца цилиндра А.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.0001 m^2`
Имя для программного использования	`plunger_area_a`
Вычисляемый	Да

# Длина плунжера амортизатора — длина амортизационного плунжера
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Длина амортизационного плунжера.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Амортизация конца цилиндра А.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.001 m`
Имя для программного использования	`plunger_length_a`
Вычисляемый	Да

# Площадь сечения амортизирующего клапана — площадь отверстия между камерами демпфера
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь отверстия между камерами демпфера.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Амортизация конца цилиндра А.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`1e-06 m^2`
Имя для программного использования	`cushioning_valve_area_a`
Вычисляемый	Да

# Площадь утечки между поршнем и амортизационной втулкой — площадь зазора между плунжером демпфера и втулкой
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь зазора между плунжером демпфера и втулкой. Параметр поддерживает вычислительную устойчивость симуляции, обеспечивая непрерывность потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Амортизация конца цилиндра А.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`1e-07 m^2`
Имя для программного использования	`plunger_leakage_area_a`
Вычисляемый	Да

# Разность давлений для срабатывания обратного клапана — перепад давления, при котором обратный клапан начинает открываться
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Давление, при превышении которого срабатывает клапан. Когда разница давления в порту A и соответствует или превышает значение этого параметра, обратный клапан демпфера начинает открываться.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Амортизация конца цилиндра А.

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`0.01 MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_crack_a`
Вычисляемый	Да

# Максимальная разность давлений обратного клапана — перепад давления, необходимый для полного открытия обратного клапана
Pa | uPa | hPa | kPa | MPa | GPa | kgf/m^2 | kgf/cm^2 | kgf/mm^2 | mbar | bar | kbar | atm | ksi | psi | mmHg | inHg

Details

Максимальное перепад давления обратного клапана демпфера. Этот параметр задает верхний предел давления, чтобы давление в системе оставалось реалистичным.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Амортизация конца цилиндра А.

Единицы измерения	`Pa` \| `uPa` \| `hPa` \| `kPa` \| `MPa` \| `GPa` \| `kgf/m^2` \| `kgf/cm^2` \| `kgf/mm^2` \| `mbar` \| `bar` \| `kbar` \| `atm` \| `ksi` \| `psi` \| `mmHg` \| `inHg`
Значение по умолчанию	`0.1 MPa`
Имя для программного использования	`delta_p_max_a`
Вычисляемый	Да

# Максимальная площадь обратного клапана — площадь полностью открытого обратного клапана
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Площадь поперечного сечения отверстия обратного клапана в полностью открытом положении.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Амортизация конца цилиндра А.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`0.0001 m^2`
Имя для программного использования	`check_valve_max_area_a`
Вычисляемый	Да

# Площадь утечки обратного клапана — площадь утечки при полностью закрытом обратном клапане
m^2 | um^2 | mm^2 | cm^2 | km^2 | in^2 | ft^2 | yd^2 | mi^2 | ha | ac

Details

Общая площадь возможных утечек при полностью закрытом обратном клапане. Любая площадь, меньшая этого значения плавно увеличивается до указанной площади утечки. Это значение способствует вычислительной устойчивости, поддерживая непрерывность потока.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Амортизация конца цилиндра А.

Единицы измерения	`m^2` \| `um^2` \| `mm^2` \| `cm^2` \| `km^2` \| `in^2` \| `ft^2` \| `yd^2` \| `mi^2` \| `ha` \| `ac`
Значение по умолчанию	`1e-10 m^2`
Имя для программного использования	`check_valve_leakage_area_a`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент сглаживания — числовой коэффициент сглаживания

Details

Коэффициент непрерывного сглаживания, который обеспечивает плавное открытие за счет поправки к характеристике клапана в почти открытом и почти закрытом положениях. Установите ненулевое значение меньше единицы, чтобы повысить стабильность моделирования.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Амортизация конца цилиндра А.

Значение по умолчанию	`0.01`
Имя для программного использования	`smoothing_factor_a`
Вычисляемый	Да

Амортизатор В

# Амортизация конца цилиндра В — опция моделирования торможения поршня за счет действия демпфера

Details

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_cylinder_cushion_b`
Вычисляемый	Нет

Details

Площадь поперечного сечения амортизационного плунжера.

Зависимости