Modelování Hydraulického Mechanismu Zpracoval: Ing. Robert Voženílek, Ph.D. Pracoviště: katedra vozidel a motorů (TUL) Doplněná inovovaná přednáška – verze3 Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

In-TECH 2, označuje společný projekt Technické univerzity v Liberci a jejích partnerů - Škoda Auto a.s. a Denso Manufacturing Czech s.r.o. Cílem projektu, který je v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost (OP VK) financován prostřednictvím MŠMT z Evropského sociálního fondu (ESF) a ze státního rozpočtu ČR, je inovace studijního programu ve smyslu progresivních metod řízení inovačního procesu se zaměřením na rozvoj tvůrčího potenciálu studentů. Tento projekt je nutné realizovat zejména proto, že na trhu dochází ke zrychlování inovačního cyklu a zkvalitnění jeho výstupů. ČR nemůže na tyto změny reagovat bez osvojení nejnovějších inženýrských metod v oblasti inovativního a kreativního konstrukčního řešení strojírenských výrobků. Majoritní cílovou skupinou jsou studenti oborů Inovační inženýrství a Konstrukce strojů a zařízení. Cíle budou dosaženy inovací VŠ přednášek a seminářů, vytvořením nových učebních pomůcek a realizací studentských projektů podporovaných experty z partnerských průmyslových podniků. Délka projektu: 1.6.2009 – 31.5. 2012

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ MODELOVÁNÍ A SIMULACE Cíl projektu INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Modelovaný hydraulický obvod MODELOVÁNÍ A SIMULACE Modelovaný hydraulický obvod Hydraulický válec Ventil pro plynulou regulaci průtoku INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Matematický model ventilu MODELOVÁNÍ A SIMULACE Matematický model ventilu Ventil pro plynulou regulaci průtoku Schéma ventilu pro plynulou regulaci průtoku s vyznačenými kladnými směry proměnných INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Matematický model ventilu MODELOVÁNÍ A SIMULACE Matematický model ventilu Dynamické vlastnosti ventilu lze modelovat pomocí proporcionálního členu se setrvačností 2.řádu popsaného diferenciální rovnicí kde Veličina xv představuje relativní polohu šoupátka, kde Ksv je zesílení servoventilu a u řídící napětí. Průtoková charakteristika ventilu je modelována v závislosti na aktuálních tlakových spádech na jednotlivých řídicích hranách ventilu kde B je součinitel průtoku přes hranu ventilu. Výsledný průtok , popř. je roven Lineární část modelu je vhodné doplnit o typické nelinearity vyskytující se u servoventilu, tj. omezení maximálního zdvihu šoupátka a maximální rychlosti otevření servoventilu, kterou lze stanovit z přechodové charakteristiky uváděné výrobcem pro úplné otevřený ventil. Parametry modelu Ksv, T1,  a B lze stanovit z katalogových listů uváděných výrobci ventilů. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Matematický model ventilu MODELOVÁNÍ A SIMULACE Matematický model ventilu Pro jmenovitý průtok: INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Matematický model hydraulického válce MODELOVÁNÍ A SIMULACE Matematický model hydraulického válce Přímočarý hydromotor s vyznačenými kladnými směry proměnných Matematický model přímočarého hydromotoru podle obrázku vychází z pohybové rovnice INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Matematický model hydraulického válce MODELOVÁNÍ A SIMULACE Matematický model hydraulického válce kde F je výsledná vnější síla působící na pístnici, a z rovnic pro tlaky v pracovních prostorech hydromotoru platí ve kterých jsou hydraulické kapacity pracovních prostorů hydromotoru, K je model objemové pružnosti kapaliny, představuj průtok vlivem průsaků v prostorech A a B (vnitřní svodová propustnost) a přestavuje ztrátový průtok vlivem průsaků (vnější svodová propustnost). INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Matematický model hydraulického válce MODELOVÁNÍ A SIMULACE Matematický model hydraulického válce Pracovní prostory určíme ze vztahů INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ MODELOVÁNÍ A SIMULACE Hodnoty pro výpočet % Rozvadec: t=0.8 % Cas napetoveho skoku [sec] u=60 % Velikost napetoveho signalu [%] Qj=10 % Jmenovity prutok pri jmenovitym tlaku [dm3/min] pj=7 % Jmenovity tlak [MPa] f=6 % Vlastni frekvence rozvadece [Hz] ksi=0.9 % Pomerny utlum rozvadece ps=10 % Tlak na vstupu do rozvadece (zdroj) [MPa] pt=1.6 % Tlak na vystupu z rozvadece (odpad) [MPa] INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ MODELOVÁNÍ A SIMULACE Hodnoty pro výpočet % Posuvny hydromotor yo=75 % Pocatecni poloha pistnice [mm] ymax=150 % Maximalni poloha pistnice (zdvih) [mm] F=2500 % Vysledna vnejsi sila pusobici na pistnici[N] m=150 % Redukovana hmotnostna pistnici[kg] b=1000 % Tlumeni [N*s/m] da=20 % Prumer pistnice na vstupu [mm] Da=40 % Prumer valce na vstupu [mm] db=20 % Prumer pistnice na vystupu [mm] Db=40 % Prumer valce na vystupu [mm] Cip=0 % Sousinitel svodove propustnosti [m5/(sN)] Cep=0 % Sousinitel vnejsi svodove propustnosti [m5/(sN)] K=1.4*10^9 % Modul objemove pruznosti [Nm-2] Voa=1000 % Objem privodniho potrubi [mm3] Vob=1000 % Objem privodniho potrubi [mm3] INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ MODELOVÁNÍ A SIMULACE Makromodel celého obvodu vytvořený pomocí dvou modelů - Rozvaděč a Motor INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ MODELOVÁNÍ A SIMULACE Model Rozvaděče INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Model hydraulického válce MODELOVÁNÍ A SIMULACE Model hydraulického válce INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Simulační schéma– Simulink/Simscape MODELOVÁNÍ A SIMULACE Simulační schéma– Simulink/Simscape INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Simulační schéma– Simulink/Simscape MODELOVÁNÍ A SIMULACE Simulační schéma– Simulink/Simscape INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ