Библиотека пакета SimHydraulics (модель - Lr 01)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего образования
«Ковровская государственная технологическая академия
Имени В.А. Дегтярева»
Я.А.Даршт, А.В Родионова
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОПНЕВМОУСТРОЙСТВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИБЛИОТЕКИ SimHydraulics
Учебное пособие
Ковров 2016
УДК 62-82
Д 20
Даршт, Я.А. Моделирование гидропневмоустройств с использованием библиотеки SimHydraulics: учебное пособие / Я.А. Даршт, А.В Родионова. – Ковров: ФГБОУ ВО «КГТА имени В.А. Дегтярева», 2016. – 64 с.
Рассмотрена технология моделирование гидропневмосистем с использованием библиотеки SimHydraulics.
Пособие предназначено для студентов по направлению подготовки 150302 и 150402 «Технологические машины и оборудование» (профиль «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика»). Пособие может использоваться в дисциплинах «Гидропривод и средства автоматики», «Пневмопривод и средства автоматики», «Математические методы в инженерии», «Компьютерные технологии в машиностроении» и «Теоретические основы моделирования».
Учебное пособие рекомендуется и для студентов других специальностей, изучающих методы проектирования и технологии модельного сопровождения жизненного цикла технических устройств. .
Ил. 69. Библиогр.: 39 назв.
Рецензенты: канд. техн. наук В.В. Эльстин (ОАО « КЭМЗ», г. Ковров); канд. техн. наук А.В. Пузанов (ОАО « СКБ ПА», г. Ковров).
|
|
|
Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУ ВО «КГТА имени В.А. Дегтярева».
| ISBN 978-5-86151-555-9 | ©Даршт Я.А., Родионова А.В. |
| © ФГБОУ ВПО «Ковровская государственная технологическая академия имени В.А.Дегтярева», 2016 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего образования
«Ковровская государственная технологическая академия
Имени В.А. Дегтярева»
Я.А. Даршт, А.В. Родионова
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОПНЕВМОУСТРОЙСТВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИБЛИОТЕКИ SimHydraulics
Учебное издание
Даршт Яков Адольфович
Родионова Арина Валерьевна
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОПНЕВМОУСТРОЙСТВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИБЛИОТЕКИ SimHydraulics
Учебное пособие
Ответственный редактор Е.Ю. Дианова
Редактор Т.А. Гордеевцева
Компьютерная верстка Т.А. Гордеевцевой
Изд. лиц. № 020354 от 05.06.97 г. Подписано в печать 06.07.2016.
Формат 60х84/16. Бумага писчая №1. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная. Усл. печ. 3,72 л. .Уч.-изд. 3,78 л. . Тираж 42 экз.
|
|
|
Заказ № 1055.
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Ковровская государственная технологическая академия
имени В.А.Дегтярева»
601910, Ковров, ул. Маяковского, 19
Содержание
| Введение………………………………………………………….. | 5 |
| Библиотека пакета SimHydraulics……………………………… | 7 |
| Стенд для виртуальных испытаний и исследований гидроустройств…………………………………………………… | 14 |
| Исследование характеристик гидравлических сопротивлений (модель - Lr03)……………………………… | 17 |
| Исследование характеристик сложных систем сопротивлений и трубопроводных сетей…………………………………………… | 20 |
| Исследование характеристик клапанов (модель - Lr06)………. | 22 |
| Исследование характеристик гидропривода поступательного движения (модель - Lr06)…………………………………….. | 28 |
| Исследование характеристик гидропривода вращательного движения (модель - Lr07)…………………………………………. | 34 |
| Система приводов с общим насосом (модель - Lr08)………… | 42 |
| Гидропривод с объёмным регулированием скорости гидродвигателя (модель - Lr09)………………………………………………… | 44 |
| Системы гидроприводов с объёмным регулированием (модель - Lr10a,b)……………………………………………. | 49 |
| Исследование модельных блоков библиотеки SimHydraulics (модель - Lr11)…………………………………………………….. | 54 |
| Исследования гидродинамических машин и систем (модель - Lr12)………………………………………………… | 57 |
| Имитационное моделирование пневмосистем в SimPneumatik (модель - Lr13)………………………………………………… | 59 |
| Заключение……………………………………………………….. | 62 |
| Список литературы………………………………………………. | 63 |
|
|
|
Перечень основных обозначений
t – время
Q – расход
P – давление
d P – перепад давлений
N – мощность
х – перемещение
V, u – скорость
ω – угловая скорость
MU – механизм управления
Dr - дроссель
M – механическая подсистема
GP – гидропривод
V, W – объем
Введение
Имитационное моделирование является современным средством автоматизированного проектирования гидросистем и гидроустройств и входит в CAD/CAM/CAE/PDM комплексы проектирования электро-гидро-пневмоприводов. Это моделирование позволяет в едином ключе, на системной основе, использовать методологические достижения гидропневмоавтоматики для проектирования устройств, накапливать в упорядоченной форме опыт проектирования предприятия и обеспечивать модельное сопровождение жизненного цикла продукции.
|
|
|
Имитационное моделирование может выполняться с использованием различных программ. Данное пособие ориентировано на применение пакета SimHydraulics программы «MATLAB/Simulink» и расчёта энергетических, динамических, статических и других характеристик как отдельных элементов, так и систем в целом, для изучения их функционирования в разных режимах.
Для работы с материалом пособия необходимы знания основ и навыков моделирования, знание программы «MATLAB/Simulink», теории управления, а также знание устройств гидропневмосистем. Предполагается, что студенты знакомы с соответствующими основами, и в пособии они не рассматриваются.
Пособие предназначено для использования студентами при выполнении расчетов на практических и лабораторных занятиях, семестровых работ, РГР, РПР, КР, при подготовке выпускных квалификационных работ. Оно может быть полезно как при выполнении студентами работ под руководством преподавателя, так и при самостоятельной работе. На занятиях кроме пособия рекомендуется использовать готовую библиотеку модельных элементов в виде выборки из пакета SimHydraulics. Это позволит студентам при моделировании не тратить время на поиск модельных элементов в общей библиотеке 45SimHydraulics и Simulink, что существенно повышает учебный эффект от занятия.
Задачи для первых занятий по моделированию связаны с воспроизведением тех моделей, которые и приведены в пособии. Примеры расчётов, данные здесь, помогут студенту сориентироваться, находится ли он на правильном пути при выполнении задания. Для индивидуализации работы студентам рекомендуется выдавать разные варианты численных данных.
Каждую последующую модель целесообразно формировать путём модификации ранее собранных моделей. Задания усложняются постепенно: и по схемам, и в плане углубления изучения модельных элементов (текстовое описание, математическое описание, демонстрационные примеры, библиотека SimHydraulics и др.).
Рекомендуем параллельно с практикумом по моделированию вести лабораторный практикум с аналогичными экспериментальными исследованиями; соотносить результаты расчётов и экспериментов и делать выводы.
Пособие по кругу рассматриваемых устройств, математических моделей и методов, числовых данных для рассматриваемых примеров, терминологии опирается на учебные и методические пособия, выпущенные в редакционно - издательском отделе КГТА им В.А. Дегтярёва для студентов по направлению подготовки 151302 и 141402 «Технологические машины и оборудование» (профиль «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика») [1-5].Пособие разработано применительно к разным учебным курсам направления 151302 и 141402. Такой подход позволяет, с одной стороны, опереться при моделировании на проверенный теоретический и фактический материал, а с другой - существенно сократить объем пособия, сосредоточившись собственно на конкретном виде имитационного моделирования.
Библиотека пакета SimHydraulics (модель - Lr 01)
Библиотека пакета SimHydraulics представляет собой набор блоков в виде графических пиктограмм с оригинальными названиями на английском языке. Для их просмотра, выбора и перетаскивания мышью в окно создаваемой Simulink-модели служит окно браузера библиотек Simulink.
В библиотеке Simscape, в папке Foundation Libraryимеется раздел Hydraulic,в который входят четыре подраздела:
1.1. Hydraulic Sensor – сенсоры.
1.2. Hydraulic Elements – элементы.
1.3. Hydraulic Utilities – утилиты.
1.4. Hydraulic Sources – источники.
Кроме того, в библиотеке Simscape, в папке SimHydraulics имеется еще девять подразделов:
2.1. Hydraulic Utilities-утилиты.
2.2. Accumulators – аккумуляторы.
2.3. Pipelines – каналы, трубопроводы.
2.4. Local Hydraulic Resistances – местные сопротивления.
2.5. Orifices – отверстия.
2.6. Valves – клапаны, распределители.
2.7. Hydraulic Cylinders – гидроцилиндры.
2.8. Pumps and Motors – насосы и моторы.
2.9.Low-Pressure Blocks – комплексные сопротивления, баки.
Здесь есть также небольшая библиотека «Utilities»:
В разделе Simscape, в библиотеке Foundation Library (там же, где библиотека « Hydraulic»), имеется библиотека « Physical Signals» и библиотека « Mechanikal», которые также используются при моделировании гидравлических систем.
Основные элементы гидравлической библиотеки SimHydraulics находятся в браузере программы по следующим двум путям рис.1:
Рис.1. Окно браузера библиотек Simulink
Причём элементы одного раздела отчасти повторяют элементы другого раздела.
Полный обзор всех гидроэлементов в данном пособии не проводится, так как этот обзор занял бы много места. Не приводим мы здесь и математического описания моделей элементов, расшифровку таблиц окон параметров моделей. Со всеми этими материалами подробно можно познакомиться в учебном пособииА.А. Руппеля, А.А. Сагандыковой, М.С. Корытова «Моделирование гидравлических систем в MATLAB» [6].
Дадим выборку из библиотеки моделей элементов, которые наиболее широко используются, и кратко поясним их (рис.2):
Рис.2. Выборка из библиотеки моделей элементов
На рисунке приведены следующие элементы: насос нерегулируемый, насос регулируемый, гидромотор, гидроцилиндр, клапан обратный. Приведен клапан предохранительный, редукционный клапан, дроссель, гидроаккумулятор, распределитель, привод насоса.
Формирование модели системы из моделей элементов проводится соединением последних линиями по аналогии соединения блоков в Simulink.
Но есть и некоторые особенности формирования моделей в SimHydraulics:
А. Кроме портов «вход» и «выход» модельных элементов, которые имеют вид миниатюрных квадратов, на элементах имеются порты для подачи «физических» сигналов. Для генерирования таких сигналов предусмотрены в библиотеке блоки – сигналы, как и блоки вычислительных операций над этими сигналами. Предусмотрены также преобразователи сигналов для совместного использования в одном расчёте SimHydraulics - моделей и Simulink – моделей, предусмотрен элемент «вход-выход» для субблоков, а также датчики физических сигналов давления и расхода (рис.3):
Рис.3. Выборка из библиотеки моделей элементов
Б. В устройствах, совместно с гидравлическими элементами, функционируют и механические элементы, например нагрузка для гидродвигателей. Для таких элементов предусмотрены соответствующие модельные блоки (рис.4).
На рис. 4 приведены модели массы, упругости, трения, момента инерции, трения для вращательного движения, а также датчик момента силы, датчики углового и линейного перемещения и скорости.
Рис.4. Выборка из библиотеки моделей элементов
В. К особенностям «физического» моделирования в SimHydraulics относится и введение систем отсчёта, их ещё можно назвать точками опоры (рис.5), а также некоторые элементы с вспомогательными функциями.
Рис.5. Выборка из библиотеки моделей элементов
На рис.5 приведены гидравлический бак, который имитирует исходное давление,а также связь с неподвижной системой координат механических элементов для линейного и вращательного движения.
Блок «канистра» вводится в схему для имитации заполнения трубопроводов жидкостью. В схему вводится также значок выбора метода расчёта. Как используются эти процедуры, лучше проиллюстрировать примерами фрагментов схем: управление и привод насоса (рис.6) и гидроцилиндр, нагруженный различными видами нагрузки (рис. 7).
Рис.6. Насос с приводом и управлением
Рис. 7. Гидроцилиндр с нагрузкой и датчиками перемещения
и скорости
Эти процедуры можно маскировать субблоками, что будет показано ниже по тексту.
Рассмотренную сокращенную библиотеку рекомендуется сформировать в отдельном модельном окне и обращаться к ней, а не к основной библиотеке. Это позволит существенно сократить затраты учебного времени на составление моделей систем и тем повысить продуктивность занятий.
В заключение отметим, что в модель гидросистемы могут быть введены модели устройств иной физической природы: модели пневмоустройств, модели электротехнических устройств, 2D и 3D – модели механических устройств.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 399; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!