Блок реализует модель поворотного гидродвигателя – объемного гидродвигателя с ограниченным
поворотным движением выходного звена. Основное назначение блока – моделирование приводов, в
котором происходит преобразование усилия давления рабочей жидкости в крутящий момент. Блок
может работать как в качестве насоса, так и в качестве гидродвигателя. Наличие двух
механических портов у блока позволяет использовать его в различных системах, где требуется,
например, смоделировать упруго закрепленный корпус.
Блок учитывает следующие свойства:
наличие мертвых объемов в гидравлических полостях
ограничение перемещения исполнительного органа с помощью концевых упоров
гидромеханические потери, определяемые на основе двух моделей (через гидромеханический
КПД или путем задания кривой Штрибека) (опционально)
внутренние утечки (опционально)
Блок не учитывает следующие свойства:
теплообмен с окружающей средой
Совместимые блоки
Соединение блока с другими блоками должно осуществляться в соответствии со следующими
правилами:
Выходные гидравлические порт необходимо соединять с блоками, моделирующими течение через
местное сопротивление. Например, с такими группами блоков, как "Дроссели",
"Клапаны давления", "Распределители" и другими.
Входные механические порты необходимо соединять с блоками, моделирующими инерцию,
которые рассчитывают движение тела под действием внешних моментов.
Математическая модель
В составе данного блока применяются следующие блоки:
Для расчета развиваемого крутящего момента, момента сил трения, а также внутренней утечки
используется блок Язык
программирования.
Крутящий момент, развиваемый гидродвигателем определяется на основе следующего
уравнения:
где:
Thyd — момент, создаваемый силами давления рабочей жидкости в
полостях гидродвигателя:
Tstop — момент, возникающий при достижении исполнительного органа
концевых упоров
Tfr — момент сил трения
Момент сил трения посредством его выражения через КПД определяется на основе
следующих зависимостей:
при работе в режиме гидродвигателя:
при работе в режиме насоса:
При уменьшении гидравлического крутящего момента момент сил трения не становится равным
нулю, а ограничивается моментом сил трения, определяемого по следующей формуле:
где pC — разница давления, необходимая для преодоления сухого трения.
Графическая интерпретация сказанного выше приведена на рисунке (Рисунок 1).
Рис. 1. Зависимость момента сил трения от момента сил, создаваемого давлением в полостях
гидродвигателя
Момент сил трения посредством его выражения через кривую Штрибека определяется на
основе следующей зависимости:
где:
TC — момент сил трения Кулона
TSt — момент сил страгивания
ω — частота вращения
ωL — минимальная частота вращения
kn — коэффициент вязкого демпфирования
en — показатель степени
kp — коэффициент трения для учета влияния перепада давления на
момент сил трения
pAB — перепад давления между полостями гидродвигателя
Расход внутренний утечки определяется с помощью следующей зависимости:
где Cleak — проводимость утечки.
Объемы полости А и B определяются следующим образом:
где:
φ — угол поворота исполнительного органа относительно корпуса
φmax — максимальный угол, на который может повернуться
исполнительный орган гидродвигателя
Vd — рабочий объем гидродвигателя
Объемный расход для каждого гидравлического порта определяется по скорости изменения
объемов полостей с учетом расхода утечки:
Механическая мощность определяется как произведение скорости вращения и суммарного
крутящего момента:
Отрицательное значение механической мощности свидетельствует о том, что происходит передача
энергии из гидравлической системы в механическую.
Гидравлическая мощность определяется как произведение скорости вращения и гидравлического
крутящего момента:
Отрицательное значение гидравлической мощности свидетельствует о том, что происходит
передача энергии из механической системы в гидравлическую.
Потери на трение определяются как произведение скорости вращения и момента сил трения:
Момент сил трения всегда направлен в противоположную сторону скорости вращения
исполнительного органа гидродвигателя, так как часть гидравлической (или механической)
энергии всегда расходуется на трение (превращается в тепло) и следовательно теряется для
системы в целом.
Входные порты
Имя
Описание
Тип линии связи
C
Механический порт для подключения совместимых блоков (корпус
гидродвигателя)
Механика вращательная
R
Механический порт для подключения совместимых блоков (вал
гидродвигателя)
Механика вращательная
Выходные порты
Имя
Описание
Тип линии связи
A
Гидравлический порт для подключения совместимых блоков
Выбор модели, по которой будут определяться гидромеханические потери:
"Гидромеханический КПД", "Кривая Штрибека". Свойство доступно при
активированном свойстве "Учитывать гидромеханические потери"
Величина, характеризующая эффективность преобразования энергии рабочей жидкости
в механическую работу (и наоборот). Определяет крутящий момент сил трения. Свойство
доступно при активированном свойстве "Учитывать гидромеханические потери" и
выбранном способе параметризации "Гидромеханический КПД"
Разница давлений в полостях гидродвигателя, необходимая для преодоления момента
трения Кулона. Свойство доступно при активированном свойстве "Учитывать
гидромеханические потери" и выбранном способе параметризации
"Гидромеханический КПД"
Величина момента сил страгивания. Свойство доступно при активированном свойстве
"Учитывать гидромеханические потери" и выбранном способе параметризации
"Кривая Штрибека"
Величина момента сил трения движения. Свойство доступно при активированном
свойстве "Учитывать гидромеханические потери" и выбранном способе
параметризации "Кривая Штрибека"
Величина, характеризующая потери на вязкое трение. Свойство доступно при
активированном свойстве "Учитывать гидромеханические потери", выбранном
способе параметризации "Кривая Штрибека" и активированном свойстве
"Учитывать зависимость гидромеханического КПД от частоты вращения"
1
Учитывать зависимость гидромеханического КПД от перепада давления
press_dep
Активация учета зависимости гидромеханического КПД от перепада давления
("Да" / "Нет"). Свойство доступно при активированном свойстве
"Учитывать гидромеханические потери" и выбранном способе параметризации
"Кривая Штрибека"
Величина, характеризующая потери на трение, связанного с действием сил давления
жидкости. Свойство доступно при активированном свойстве "Учитывать
гидромеханические потери", выбранном способе параметризации "Кривая
Штрибека" и активированном свойстве "Учитывать зависимость
гидромеханического КПД от перепада давления"
