Объект: HT21HC
Библиотека: HydroThermo2
Имя на уровне решателя: HT21HC
Аннотация: Двусторонний одноштоковый однофазный гидроцилиндр
Обозначение: 
Порты (степени свободы) компонента:
№ |
Обозначение порта |
Тип |
Наименование порта |
|---|---|---|---|
1 |
PortA |
MECH1D_T |
Механический порт А |
2 |
PortB |
MECH1D_T |
Механический порт B |
3 |
PortC |
THYDRAULIC |
Теплогидравлический порт C |
4 |
PortD |
THYDRAULIC |
Теплогидравлический порт D |
Пользовательские параметры модели:
№ |
Параметр |
Тип |
Описание |
Единица |
Значение по умолч. |
|---|---|---|---|---|---|
1 |
Cd_dross |
real |
Коэффициент сопротивления дросселя |
0.72 |
|
2 |
D_dross |
real |
Диаметр дросселя, м |
m |
0.1 |
3 |
Dead_V |
real |
Суммарный мертвый объем, м3 |
m**3 |
1e-4 |
4 |
Fluid_port_C |
Среда на порту C |
Fluid |
||
5 |
Fluid_port_D |
Среда на порту D |
Fluid |
||
6 |
L_demph_eff |
real |
Эффективная длина каждого из амортизирующих демпферов, м |
m |
0.1 |
7 |
L_dross |
real |
Длина дросселя, м |
m |
0.01 |
8 |
L_stroke |
real |
Ход поршня, м |
m |
0.1 |
9 |
Mass_piston |
real |
Масса поршня, кг |
kg |
100 |
10 |
P0_port_C |
real |
Начальное давление на порту C, Па |
Pa |
101325 |
11 |
P0_port_D |
real |
Начальное давление на порту D, Па |
Pa |
101325 |
12 |
S_piston |
real |
Площадь поршня, м2 |
m**2 |
0.1 |
13 |
T0_port_C |
real |
Начальная температура на порту C, К |
K |
293.15 |
14 |
T0_port_D |
real |
Начальная температура на порту C, К |
K |
293.15 |
15 |
k_demph |
real |
Коэффициент жесткости пружины демпфера, Н/м |
N/m |
5000 |
16 |
k_relax |
real |
Коэффициент жесткости релаксирующей пружины, Н/м |
N/m |
2000 |
17 |
x_0 |
real |
Начальное положение поршня, м |
m |
0.03 |
Расчетные и измеряемые величины:
№ |
Параметр |
Описание |
Единица |
|---|---|---|---|
1 |
V_LinearSpeed1 |
Линейная скорость на порте; |
m/s |
2 |
A_LinearAcceleration1 |
Линейное ускорение на порте, производная функция от линейной скорости ; |
m/s**2 |
3 |
X_LinerMotion1 |
Линейное перемещение, интегральная функция от линейной скорости; |
m |
4 |
S_Force1 |
Сила на порте ; |
N |
5 |
V_LinearSpeed2 |
Линейная скорость на порте; |
m/s |
6 |
A_LinearAcceleration2 |
Линейное ускорение на порте, производная функция от линейной скорости ; |
m/s**2 |
7 |
X_LinerMotion2 |
Линейное перемещение, интегральная функция от линейной скорости; |
m |
8 |
S_Force2 |
Сила на порте ; |
N |
9 |
V_Pressure3 |
Давление на порте |
Pa |
10 |
V_SpecificEnthalpy3 |
Удельная энтальпия; |
J/kg |
11 |
V_Density3 |
Плотность рабочей среды; |
kg/m**3 |
12 |
V_Temperature3 |
Температура рабочей среды на порте; |
K |
13 |
S_MassFlow3 |
Массовый расход на порте ; |
kg/s |
14 |
S_EnthalpyFlow3 |
Поток энтальпии на порте ; |
W |
15 |
V_Pressure4 |
Давление на порте |
Pa |
16 |
V_SpecificEnthalpy4 |
Удельная энтальпия; |
J/kg |
17 |
V_Density4 |
Плотность рабочей среды; |
kg/m**3 |
18 |
V_Temperature4 |
Температура рабочей среды на порте; |
K |
19 |
S_MassFlow4 |
Массовый расход на порте ; |
kg/s |
20 |
S_EnthalpyFlow4 |
Поток энтальпии на порте ; |
W |
Пример использования компонента
Модель двустороннего одноштокового однофазного гидроцилиндра (HT21HC)
Элемент моделирует гидравлический цилиндр двустороннего действия, преобразующий энергию потока рабочей жидкости в механическое перемещение поршня. Учитывает площадь поршня, начальное положение, ход, суммарный мертвый объем, массу поршня, параметры демпфирующих устройств, характеристики дросселя, а также начальные давления и температуры на портах C и D и свойства рабочих сред. Используется в гидравлических и пневматических системах для моделирования приводов, амортизаторов и силовых цилиндров.
Изменение объема и перемещение поршня при прикладывании силы к левому механическому порту, возрастающей от 0 до 10000 Н.
Начальные данные:
Схема тестирования:
Схема содержит двусторонний одноштоковый гидроцилиндр HT21HC1, к левому механическому порту которого через силовой элемент SFV1 прикладывается сила от источника TrapeziumSource1, возрастающая от 0 до 10000 Н с передним фронтом 2 с. Гидравлические порты цилиндра соединены с датчиком объемного расхода HT01VS1 и интегратором Integrator, вычисляющим изменение объема. Перемещение поршня измеряется датчиками X_left и X_right. Результаты выводятся на осциллографы coordinates (перемещение) и Change_volume (изменение объема).
Результат:
Подведение силы к механическому порту цилиндра приводит к перетечке жидкости из одного объема цилиндра в другой. Интегрируя объемный расход на гидравлических портах, получаем приращение объемов полостей цилиндра. Площадь поршня S = 0.1 м², поршень сместился на Δx = 0.05 м, изменение объёма ΔV = S · Δx = 0.1 · 0.05 = 0.005 м^3, что совпадает с интегралом по времени сигнала с датчика объёмного расхода.
На графике coordinates показано линейное возрастание перемещения поршня X_left от 0 до 0.05 м за 10 секунд. Кривая X_right остаётся равной нулю. На графике Change_volume показано изменение интеграла объемного расхода от 0 до примерно –0.0045 м³, что соответствует изменению объёма при перемещении поршня. На графике RUN совместно показаны перемещения и изменение объёма. Это подтверждает корректность работы модели гидроцилиндра.
Формула для изменения объёма:
где: \(S_{\text{piston}}\) — площадь поршня, м², \(\Delta x\) — перемещение поршня, м, \(F\) — приложенная сила, Н, \(k_{\text{relax}}\) — коэффициент жесткости релаксирующей пружины, Н/м.
Расчет:
Схема теста
Рисунок 1 - Схема теста
Графики результатов теста
Рисунок 2 - Перемещение поршня HT21HC.X_left, HT21HC.X_right
Рисунок 3 - Изменение объема HT21HC.Volume_change, HT21HC.Volume_change_X
Рисунок 4 - Совмещённый график RUN (HT21HC.Volume_change, HT21HC.Volume_change_X, HT21HC.X_right, HT21HC.X_left)