Single-Acting Actuator (IL)

Линейный привод одностороннего действия в сети изотермической жидкости.

single acting actuator il

Описание

Блок Single-Acting Actuator (IL) моделирует привод, преобразующий давление жидкости порта А в механическую силу в порту R за счет возвратно-поступательного движения поршня. Движение поршня ограничивается моделью жесткого упора. Положение поршня вычисляется внутри системы и передается в порт p.

Параметры Initial piston displacement, Fluid dynamic compressibility и Environment pressure задаются пользователем. Инерция жидкости и механическая инерция не учитываются.

Перемещение

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

Модель жесткого упора

Пределы хода поршня предлагается моделировать тремя вариантами. Для этого блок использует ту же модель, что и блок Translational Hard Stop, и учитывает коэффициенты демпфирования и жесткости на обоих концах хода поршня.

В крайних положениях поршня возникает сила жесткого упора, область действия которой находится в пределах Transition region для Piston stroke или Piston initial displacement. За пределами этой области .

Демпфер

Блок может моделировать амортизацию в крайних положениях поршня. Если установлен флажок у Cylinder end cushioning, в блоке учитывается замедление поршня по мере приближения к максимальному значению длины хода поршня, определяемому параметром Piston stroke. Более подробную информацию о демпфере гидроцилиндра см. в блоке Cylinder Cushion (IL).

Трение

Если установлен флажок Cylinder friction, то блок учитывает трение поршня во время его движения, при этом результатирующее 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 Cylinder Friction (IL).

Утечка

Если в блоке установлен флажок Leakage, то дополнительно учитываются утечки через зазор между камерой и поршнем привода. Более подробную информацию о моделировании утечек см. в блоке Laminar Leakage (IL).

Расход рассчитывается как:

где

— кинематическая вязкость жидкости;
— длина поршня, p - ;
— давление в порту A;
— давление окружающей среды, которое задается параметром Environment pressure specification;
— диаметр цилиндра, который можно записать как , где — значение параметра Piston-cylinder clearance;
— диаметр поршня, который рассчитывается как , где — значение параметра Piston cross-sectional area.

Численное сглаживание значений площади и давления

Вычислительная устойчивость симуляции опционально регулируется параметром Smoothing factor. Если Smoothing factor не равен нулю, то значение площади отверстия демпфера и давления обратного клапана сглажены. Площадь отверстия плавно меняется между параметрами Leakage area between plunger and cushion sleeve и Cushion plunger cross-sectional area. Давление клапана плавно изменяется в диапазоне между параметрами Check valve cracking pressure differential и Check valve maximum pressure differential.

Подкомпоненты блока

Блок Single-Acting Actuator (IL) состоит из четырех блоков библиотеки Изотермическая жидкость и двух блоков библиотеки Механика:

Структурная диаграмма привода приведена на схеме.

single acting actuator il 1

Порты

Ненаправленные

# A — вход или выход для потока жидкости
изотермическая жидкость

Details

Порт изотермической жидкости, соответствующий входу или выходу.

Имя для программного использования

port

# 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

Actuator

# Mechanical orientation — направление перемещения поршня
Pressure at A causes positive displacement of R relative to C | Pressure at A causes negative displacement of R relative to C

Details

Определяет направление смещения поршня. Варианты для выбора:

Pressure at A causes positive displacement of R relative to C — перемещение поршня положительно, если объем жидкости в порту A увеличивается. Это соответствует движению штока из цилиндра.
Pressure at A causes negative displacement of R relative to C — перемещение поршня отрицательно, если объем жидкости в порту A увеличивается. Это соответствует движению штока внутрь цилиндра.

Значение по умолчанию	`Pressure at A causes positive displacement of R relative to C`
Имя для программного использования	`orientation`

# Piston cross-sectional area — площадь поперечного сечения поршневого штока
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения поршневого штока.

Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`piston_area`

# Piston stroke — ход поршня
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Максимальное возможное перемещение поршня.

Значение по умолчанию	`0.1 m`
Имя для программного использования	`stroke`

# Dead volume — объем жидкости, при котором передвижение поршня равно 0
l | gal | igal | m^3 | cm^3 | ft^3 | in^3 | km^3 | mi^3 | mm^3 | um^3 | yd^3 | N*m/Pa | N*m/bar | lbf*ft/psi

Details

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

Значение по умолчанию	`1e-05 m^3`
Имя для программного использования	`dead_volume`

# Environment pressure specification — способ задания давления окружающей среды
Atmospheric pressure | Specified pressure

Details

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

Значение по умолчанию	`Atmospheric pressure`
Имя для программного использования	`pressure_type`

# Environment pressure — давление окружающей среды
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

Определяемое пользователем давление окружающей среды.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Environment pressure specification значение Specified pressure.

Значение по умолчанию	`0.101325 MPa`
Имя для программного использования	`p_specified`

Hard Stop

# Hard stop model — выбор модели жесткого упора
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

Details

Выбор модели для силы, действующей на поршень, когда он находится на крайних положениях. Дополнительную информацию см. блок Translational Hard Stop

Значение по умолчанию	`Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound`
Имя для программного использования	`hardstop_model`

# Hard stop stiffness coefficient — коэффициент жесткости
N/m | lbf/ft | lbf/in

Details

Коэффициент жесткости поршня.

Значение по умолчанию	`1e10 N/m`
Имя для программного использования	`k_hard_stop`

# Hard stop damping coefficient — коэффициент демпфирования
N/(m/s) | N*s/m | lbf*s/ft | lbf*s/in

Details

Коэффициент демпфирования поршня.

Значение по умолчанию	`150.0 N*s/m`
Имя для программного использования	`C_hard_stop`

# Transition region — диапазон действия модели жесткого упора
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

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

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Hard stop model значение Stiffness and damping applied smoothly through transition region, damped rebound.

Значение по умолчанию	`0.1 mm`
Имя для программного использования	`transition_region`

Cushion

# Cylinder end cushioning — 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 Cylinder Cushion (IL).

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_cylinder_cushion`

# Cushion plunger cross-sectional area — площадь поперечного сечения амортизационного плунжера
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения амортизационного плунжера.

Зависимости