Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)»
А.А. Руппель, А.А. Сагандыков, М.С. Корытов
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ В MATLAB
Учебное пособие
Омск
СибАДИ
2009
1
УДК 681.3 ББК 32.973 Р 86
Рецензенты:
Канд. техн. наук, доцент С.Н. Чижма (ОмГУПС); д-р техн. наук, проф. Н.С. Галдин (СибАДИ)
Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия по дисциплинам «Моделирование систем управления», «Проектирование систем управления» для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств».
Руппель А.А., Сагандыков А.А., Корытов М.С.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ В MATLAB: учебное пособие. – Омск: СибАДИ, 2009. – 172с.
ISBN
Изложены сведения о возможностях моделирования гидравлических систем в среде MATLAB. Подробно описаны элементы библиотеки пакета SimHydraulics. Приведены примеры моделирования гидропривода автомобильного крана. Учебное пособие может быть полезно студентам и аспирантам при подготовке и выполнении курсовых и дипломных проектов, а также при проведении научных исследований гидравлических систем.
Табл. 1. Ил. 112. Прил. 2. Библиогр.: 18 назв.
ISBN |
© ГОУ «СибАДИ», 2009 |
|
© А.А. Руппель, 2009 |
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................................... |
6 |
1. Гидравлические датчики и источники (Hydraulic Sensor and Sources) ................ |
10 |
1.1. Идеальный гидравлический источник расхода (Ideal Hydraulic Flow Rate Source)
........................................................................................................................................10 1.2. Идеальный гидравлический источник давления (Ideal Hydraulic Pressure Source)
........................................................................................................................................ |
11 |
1.3. Идеальный расходомер (Ideal Hydraulic Flow Rate Source)................................... |
11 |
1.4. Идеальный гидравлический датчик давления (Ideal Hydraulic Pressure Sensor)... |
12 |
2. Гидравлические элементы (Hydraulic Elements)...................................................... |
13 |
2.1. Дроссель постоянного сечения (Constant Area Orifice)......................................... |
13 |
2.2. Емкость постоянного объема (Constant Volume Chamber).................................... |
15 |
2.3. Инерция жидкости (Fluid Interia)............................................................................ |
19 |
2.4. Связь с атмосферой (Hydraulic Reference).............................................................. |
20 |
2.5. Путевые потери (Linear Hydraulic Resistance)......................................................... |
20 |
2.6. Потери в трубопроводе (Resistive Tube)................................................................. |
21 |
2.7. Гидромеханический преобразователь поступательного движения (Translational |
|
Hydro-Mechanical Converter).......................................................................................... |
23 |
2.8. Гидромеханический преобразователь вращательного движения (Rotational |
|
Hydro-Mechanical Converter).......................................................................................... |
24 |
2.9. Дроссель переменного сечения (Variable Area Orifice).......................................... |
26 |
2.10. Емкость переменного объема (Variable Volume Chamber) .................................. |
27 |
3. Гидравлические утилиты (Hydraulic Utilities).......................................................... |
29 |
3.1. Свойства гидравлических жидкостей (Custom Hydraulic Fluid)............................ |
29 |
3.2. Типовые гидравлические жидкости (Hydraulic Fluid)............................................ |
30 |
3.3. Закрытый гидробак (Reservoir)............................................................................... |
31 |
4. Аккумуляторы (Accumulators).................................................................................... |
33 |
4.1. Пневмогидроаккумулятор (Gas-Charged Accumulator).......................................... |
33 |
4.2. Пружинный гидроаккумулятор (Spring-Loaded Accumulator)............................... |
35 |
5. Блоки-трубопроводы (Pipelines)................................................................................. |
36 |
5.1. Гидравлический трубопровод (Hydraulic Pipeline)................................................. |
37 |
5.2. Блок гофрированный трубопровод (Segmented Pipeline) ...................................... |
40 |
6. Гидравлические сопротивленияя (Hydraulic Resistances)....................................... |
42 |
6.1. Отвод (Elbow).......................................................................................................... |
43 |
6.2. Плавное расширение канала (Gradual Area Change).............................................. |
44 |
6.3. Местное гидравлическое сопротивление (Local Resistance)................................. |
47 |
6.4. Изгиб трубы (Pipe Bend) ......................................................................................... |
50 |
6.5. Резкое изменение сечения (Sudden Area Change) .................................................. |
51 |
6.6. Тройник (Т-junction)................................................................................................ |
54 |
7. Дроссели (Orifices) ........................................................................................................ |
55 |
7.1. Кольцевой дроссель (Annular Orifice)..................................................................... |
56 |
7.2. Нерегулируемый дроссель (Fixed Orifice) .............................................................. |
57 |
7.3. Регулируемый дроссель с круглым проходным сечением (Orifice with Variable |
|
Area Round Holes)........................................................................................................... |
59 |
7.4. Регулируемый дроссель с щелевым проходным сечением (Orifice with Variable |
|
Area Slot) ........................................................................................................................ |
62 |
7.5. Регулируемый дроссель (Variable Orifice).............................................................. |
64 |
8. Направляющие клапаны и гидрораспределители (Directional Valves)................. |
68 |
3 |
|
8.1. Двухлинейный гидрораспределитель (2-Way Directional Valve)........................... |
69 |
8.2. Трехлинейный гидрораспределитель (3-Way Directional Valve)........................... |
72 |
8.3. Четырехлинейный гидрораспределитель (4-Way Directional Valve)..................... |
77 |
8.4. Обратный клапан (Check Valve)............................................................................. |
81 |
8.5. Управляемый обратный клапан (Pilot-Operated Check Valve)............................... |
84 |
8.6. Гидрозамок (Shuttle Valve) ..................................................................................... |
87 |
9. Регулирующие клапаны (Flow Control Valves)......................................................... |
90 |
9.1. Шариковый клапан (Ball Valve).............................................................................. |
91 |
9.2. Игольчатый клапан (Needle Valve)......................................................................... |
93 |
9.3. Конусный клапан (Poppet Valve)............................................................................ |
95 |
9.4. Клапан-регулятор потока с независимым от давления регулированием (Pressure- |
|
Compensated Flow Control Valve)................................................................................... |
97 |
10. Напорные клапаны (Pressure Control Valves)....................................................... |
100 |
10.1. Компенсатор давления (Pressure Compensator).................................................. |
101 |
10.2. Редукционный клапан (Pressure Reducing Valve)............................................... |
104 |
10.3. Предохранительный клапан (Pressure Relief Valve)........................................... |
106 |
11. Приводы клапанов (Valve Actuators)..................................................................... |
109 |
11.1. Двухпозиционный привод клапанов (2-Position Valve Actuator)...................... |
110 |
11.2. Трехпозиционный привод клапанов (3-Position Valve Actuator)...................... |
112 |
11.3. Гидравлический привод клапанов одностороннего действия (Hydraulic Single- |
|
Acting Valve Actuator) .................................................................................................. |
114 |
11.4. Гидравлический привод клапанов двустороннего действия (Hydraulic Double- |
|
Acting Valve Actuator) .................................................................................................. |
116 |
11.5. Пропорциональный привод и привод сервоклапанов (Proportional and Servo- |
|
Valve Actuator).............................................................................................................. |
118 |
12. Силовые клапаны (Valve Forces)............................................................................ |
120 |
12.1. Клапан типа «сопло-заслонка» (Spool Orifice Hydraulic Force)......................... |
120 |
12.2. Силовой гидравлический клапан (Valve Hydraulic Force)................................. |
122 |
13. Гидравлические цилиндры (Hydraulic Cylinders)................................................ |
124 |
13.1. Гидравлический цилиндр одностороннего действия (Single-Acting Hydraulic |
|
Cylinder)........................................................................................................................ |
125 |
13.2. Гидравлический цилиндр двухстороннего действия (Double-Acting Hydraulic |
|
Cylinder)........................................................................................................................ |
127 |
13.3. Трение в гидравлических цилиндрах (Cylinder Friction).................................... |
129 |
13.4. Поворотный гидродвигатель одностороннего действия (Single-Acting Rotary |
|
Actuator) ....................................................................................................................... |
131 |
13.5. Поворотный гидродвигатель двухстороннего действия (Double-Acting Rotary |
|
Actuator) ....................................................................................................................... |
132 |
14. Насосы и моторы (Pumps and Motors)................................................................... |
133 |
14.1. Нерегулируемый роторный насос (Fixed-Displacement Pump) .......................... |
134 |
14.2. Гидравлический мотор (Hydraulic Motor).......................................................... |
136 |
14.3. Регулируемый роторный насос (Variable-Displacement Pump).......................... |
138 |
14.4. Регулируемый насос с компенсатором давления (Variable-Displacement Pressure- |
|
Compensated Pump) ...................................................................................................... |
142 |
14.5. Variable-Displacement Motor................................................................................ |
144 |
15. Пример моделирования гидропривода автокрана.............................................. |
148 |
15.1. Гидропривод подъема-опускания стрелы автокрана ........................................ |
149 |
4
15.2. Гидропривод подъема-опускания грузовой лебедки автокрана
……………….158
Приложение 1. |
Характеристики гидравлических жидкостей.................................. |
165 |
Приложение 2. |
Характеристики импортных жидкостей.......................................... |
170 |
Библиографический список.......................................................................................... |
171 |
|
5