主要内容

模拟单液压缸

开放模式

这个例子展示了如何使用仿真软件®液压缸模型。金宝app可以将这些概念应用到应用程序,你需要液压行为模型。看到两个相关的例子,使用相同的基本组件:四缸模型和两个气缸模型与负载限制。

  • 注意:这是一个基本水力学的例子。你可以更容易地构建液压和汽车模型使用Simscape™动力传动系统™和Simscape液体™。

  • Simscape液体提供了建模和模拟流体系统组件库。它包括模型泵、阀门、执行器、管道、热交换器。您可以使用这些组件开发流体动力系统,如小猫,动力转向,起落架驱动系统。发动机冷却和燃料供应系统也可以开发Simscape液体。你可以集成机械、电气、热,和其他系统使用组件Simscape产品家族中可用。

  • Simscape动力传动系统提供组件库的建模和模拟一维机械系统。它包括旋转和平移组件模型,如蠕虫齿轮、行星齿轮、螺丝、和离合器。您可以使用这些组件模型的机械功率传输直升机动力传动系统、工业机械、车辆动力系统和其他应用程序。汽车零部件,如发动机、轮胎、传输、和转矩转换器,也包括在内。

分析和物理模型

图1显示了一个原理图的基本模型。模型指导泵流,问供应压力,p1,从层流,q1ex,泄漏排气。活塞的控制阀/缸总成通过一个可变截面孔被建模为湍流。它的流程,12个,导致中间压力,p2经过随后的压降的线连接到驱动器缸。汽缸压力,p3,活塞在弹簧负载,导致位置x。

图1:基本液压系统的原理图

在泵的输出,流分离泄漏和流量控制阀。我们模型的泄漏,q1ex,层流(见方程1块)。

方程1块

$ $ Q = q_ {12} + q_{1例}$ $

$ $ q_{1例}= c₂\ cdot p_1 $ $

$ $ p_1 = \压裂{(Q-q_ {12})} {₂} $ $

$ $ Q = \ mbox{泵流}$ $

$ $ q_ {12} = \ mbox{控制阀流量}$ $

$ $ q_{1例}= \ mbox{泄漏}$ $

$ $ c₂= \ mbox{流量系数}$ $

$ $ p_1 = \ mbox{泵压}$ $

我们模拟湍流通过控制阀节流方程。标志和绝对值函数适应流动方向(见方程块2)。

方程2块

$ $ q_{12} =重金属镉\ cdot \ cdot胡志明市p_1-p_2 \ cdot \√{\压裂{2}{\ρ}| p_1-p_2 |} $ $

$ $重金属镉= \ mbox{孔流量系数}$ $

$ $ = \ mbox{孔口面积}$ $

$ $ p_2 = \ mbox{下游压力控制阀}$ $

$ $ \ρ= \ mbox{流体密度}$ $

缸内的液体(由于这个流,12 = q23处-合规的活塞运动。在这种情况下我们还模拟流体压缩系数(见方程块3)。

方程块3

$ $ \压裂{dp_3} {dt} = \压裂{\β}{V_3} \离开(q_ {12} -A_c \压裂{dx} {dt} \右)$ $

$ $ V_3 = V_ {30} + A_c \ cdot x $ $

$ $ p_3 = \ mbox{活塞压力}$ $

$ $ \β= \ mbox{液体体积弹性模量}$ $

$ $ V_3 = \ mbox{体液在}p_3 $ $

$ $ V_ {30} = \ mbox{体液的活塞}$ $ x = 0

$ $ A_c = \ mbox{圆柱横截面积}$ $

我们忽略了活塞和弹簧质量,因为大型液压力量。我们完成了由微分方程组之间的关系,综合考虑压降p2和p3。方程阻止3层流模型线阀门致动器。方程4块给活塞的力平衡。

方程块4

$ $ x = p_3 \压裂{A_c} {K} $ $

$ $ \压裂{dx} {dt} = \压裂{dp_3} {dt} \压裂{A_c} {K} $ $

$ $ q_ {23} = q_ {12} = c₁\ (p_2-p_3 \右)$ $

$ $ p_2 = p_3 + \压裂{q_ {12}} {c₁} $ $

$ $ K = \ mbox{弹簧常数}$ $

$ $ c₁= \ mbox{层流系数}$ $

建模

图2显示了模型的顶层图。泵和控制流阀孔区域模拟输入。模型被组织为两个子系统:“泵”和“阀/汽缸活塞/弹簧组”。

打开模型和仿真运行

来打开这个模型、类型sldemo_hydcyl在MATLAB®终端(点击超链接如果使用MATLAB帮助)。按下“播放”按钮在工具栏运行仿真模型。

模型的MATLAB工作区记录相关数据,仿真软件。金宝appSimulationOutput对象出。信号存储在日志数据出对象,在一个结构sldemo_hydcyl_output。记录信号有一个蓝色的指标(看到模型)。有关更多信息,请参见视图和访问日志数据信号。

图2:单缸模型和仿真结果

“泵”子系统

右键单击该泵蒙面子系统和选择面具>看下面具。泵模型计算供应压力泵流量和负荷的函数(输出)流(图3)。Qpump泵流数据(保存在模型空间)。一个矩阵列向量的时间点和相应的流率(T, Q)指定数据流。模型计算的压力p1如方程1块表示。因为Qout = 12是一种直接的功能吗p1(通过控制阀),一个代数循环就形成了。初始值的估计,p10,使一个更高效的解决方案。

图3:泵子系统

我们掩盖了“泵”子系统仿真软件允许用户轻松地访问参数(参见图4),指金宝app定的参数T,问,p10,C2。然后我们分配蒙面块图2中所示的图标,并保存在一个模型库。金宝app

图4:进入泵参数

阀/缸活塞/弹簧总成的子系统

右键单击该阀/汽缸活塞/弹簧总成的子系统和选择面具>看下面具查看执行机构子系统(参见图5)。一个微分方程组模型的缸增压压力p3,它表现为一个导数块3和用作状态方程(集成商)。如果我们忽视活塞质量,弹簧力和活塞位置直接的倍数p3和速度是一个直接的倍数p3时间导数。后者的关系形成了一个“Beta”获得块代数循环。中间压力p2的总和p3和压降由于流从阀气缸(方程块4)。这种关系也强加一个代数约束通过控制阀和1 / C1收益。

控制阀子系统计算孔(方程Block2)。它使用作为输入变量的上游和下游压力和孔面积。控制阀流量的子系统计算平方根签署:

$ $ y =胡志明市(u) \ sqrt{你| |}$ $

使用三个非线性函数,其中两个是不连续的。然而,在组合,y是一个连续函数的u。

图5:阀/汽缸活塞/春天的子系统

结果

仿真参数

我们使用以下数据模拟模型。从MAT-file -加载信息sldemo_hydcyl_data.mat也用于其他两个液压缸模型。用户可以通过输入数据泵和汽缸面具图4和图6所示。

重金属镉= 0.61美元美元

^ $ $ \ρ= 800千克/米3 $ $

^ $ $ c₁= 2 e-8米3 /秒/ Pa $ $

^ $ $ c₂= 3 e-9米3 /秒/ Pa $ $

$ $ \β= 7 e8 Pa $ $

$ $ A_c = 1 e - 3 m ^ 2 $ $

$ $ K = 5 e4 N / m $ $

$ $ V_ {30} = 2.5 e-5 m ^ 3 $ $

T = 0 0.04 0.04 0.05 0.05 0.1秒

Q = (0.005 - 0.005 0 0 0.005 0.005) m /秒^ 3

图6:进入阀/汽缸活塞/弹簧总成的参数

绘制仿真结果

系统泵的最初步骤^ 0.005米3 /秒= 300升/分钟突然,步骤为零t = 0.04秒,然后恢复初始流量t = 0.05秒。

控制阀始于零孔面积和坡道1平方米的军医。在0.1秒仿真时间。与阀门关闭,所有的泵流去泄漏初始泵压力增加p10 = Q / C2 = 1667 kPa。

阀门开启,压力p2和p3建立在p1减少对负载增加如图7所示。当泵流切断,弹簧和活塞像一个累加器p3不断减少。然后流改变方向,所以p2,虽然相对接近p3突然,瀑布。在泵本身,所有的回流泄漏和p1从根本上下降。行为改变流恢复。

活塞位置成正比p3,液压和弹力平衡。速度的不连续性0.04证券交易委员会和0.05证交会表示质量可忽略不计。模型达到一个稳定状态,当所有的泵流漏,现在由于零压降在控制阀(这意味着p3 = p2 = = p10)。

图7:仿真结果:系统压力

图8:仿真结果:液压缸活塞的位置

关闭模式

关闭模型和生成的数据。

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