sistemov in komponent - DSH - uni-lj.si

1

Modeliranje hidravličnih

sistemov in komponent -

DSHplus

Marko Šimic

Telefon: +386 1 4771 727

e-mail: [email protected]

mailto:[email protected]



2

VSEBINA VAJE

Izdelava simulacijskih modelov

1

5

Struktura programa in knjižnice

Rezultati uporabe in sklepi

Uvod

Uporaba in primeri uporabe

Predstavitev simulacijskega orodja DSHplus

Delo s programskim orodjem

3

4

Teoretične osnove 2

3

Simulacijsko orodje DSHplus

4

PREDSTAVITEV SIMULACIJSKEGA ORODJA

Kaj je DSHplus ?

DSHplus je programsko orodje za

simulacijo kompleksnih

fluidnotehničnih sistemov Namenjen je snovanju in preračunu oz.

analizi dinamičnega obnašanja

hidravličnih in pnevmatičnih sistemov

Definicija

5


Koncept reševanja problemov

Zahteve naročnika (dizajn,

smernice, blokovne sheme,..)

Specifični DSHplus

hidravlični podsistem

Definiranje

interface-a

Modeliranje

komponente

Identifikacija

parametrov

DSHplus simul.

sistem

Izvoz modela

Integracija

sistema

6


Koncept reševanja problemov

Potrjevanje

Problem

Koncept

Mat.

model

Simul.

model

Rezultati

simulacije

7

Kompatibilnost in povezovanje


KRMILJENJE

HIDRAVLIČNI SISTEM

MEHANSKI SISTEM

8


Kaj torej nudi DSHplus ?

Digitalna simulacija -

orodje za spopad s

problemi nelinearnosti

Pomoč pri dinamični analizi

obstoječih hidravličnih in

pnevmatičnih sistemov

Pomoč pri ugotavljanju

statičnega in dinamičnega

obnašanja hidravličnih in

pnevmatičnih sistemov, ki so

še v fazi snovanja oz.

načrtovanja

9

Področja uporabe

Možnosti uporabe

Projektiranje hidravličnih in pnevmatičnih naprav

Novo in variantno konstruiranje hidravličnih in pnevmatičnih komponent

Optimiranje in analiziranje naprav v obratovanju

Šolanje uporabnikov

UPORABA

10

PRIMERI UPORABE

Obravnavanje podsistemov

Tribologija

površine, tlačne sile

medija, površinske

napetosti

Hidravlika

Generiranje tlaka,

tlačna nihanja, tok in

lekaže

3D mehanika

Dinamika, kinematika,

vztrajnost, momenti,

trenje

Tribološki pod-model

11

REZULTATI UPORABE DSHPLUS

Tehničnim zahtevam optimalno prilagojen sistem

Zmanjšanje stroškov in časa pri gradnji in testiranju

prototipov

Optimalna izbira komponent pri načrtovanju

hidravličnega ali pnevmatičnega sistema

12

SKLEPI

Omogoča optimizacijo stroškov

novih fluidnotehničnih naprav.

Predstavlja izjemno razvojno

orodje, ki zagotavlja varnost

planiranja že v začetnem stadiju

projekta.

Načrte hidravličnih in pnevmatičnih vezij

in rezultate simulacij konceptualnih

načrtov je možno uporabiti za

komunikacijo med projektnimi partnerji.

Kot kažejo izkušnje verziranih uporabnikov,

je lahko DSHplus uporabljen kot referenca

pri zagonu naprav

DSHPLUS

13

Od koncepta do grafične podobe modela z

uporabo knjižnice komponent

OSNOVNI KORAKI SIMULACIJE

1. Razvoj grafične podobe sistema

14

2. Parametrizacija komponent

Upoštevanje parametrov realnih komponent


15

3. Izbira in nastavitev fluida (hidravlika, pnevmatika)


16

4. Nastavitev parametrov simulacije


17

5. Kreiranje modela


18

6. Sestavljanje modela


19

7. Izdelava grafov za prikaz rezultatov


20

8. Analiza rezultatov in optimizacija sistema


21

Možnosti za optimizacijo sistemov

Variacija posameznih parametrov – Variation of parameters

Variacija posameznih parametrov

komponent in analiza vpliva

sprememb parametrov na obnašanje

sistema.

Rezultat optimizacije:

Optimalni parameter za

točno določeno

komponento.

22


Variacija parametrov modelov – batch simulation

Primerjava dveh grafično enakih

modelov z različnimi kombinacijami

parametrov.


Optimalni model s

parametri komponent

(ustrezna kombinacija

parametrov da dober

rezultat).

23


Optimizacija - Optimization

Izbere se parameter za optimizacijo

Določi se kriterije in metodo


Nabor vrednosti

izbranega parametra, ki

da rezultat v skladu s

kriterijem.

24

Primeri uporabe

25

Modeliranje in simulacija mehanskih stiskalnic

PRIMERI UPORABE

Ekscenter

Model

ekscentra

Upoštevanje

togosti

sistema

26


PRIMERI UPORABE

Model valjčka

27


PRIMERI UPORABE

Analiza simulacijskih rezultatov

28

Modeliranje in simulacija hidravličnih stiskalnic - konvencionalne

PRIMERI UPORABE

Ogrodje O-oblika

Hidravlični cilinder pehala

Hidravlični cilinder blazine

Blazina

Pehalo

Tank

Hidravlični agregat pehala

Hidravlični agregat blazine + krmilni ventili

Hidravlični agregat krmiljenja

Hidravlični agregat pehala

Krmilni modul pehala

Hla

diln

i sis

tem

Vodila

Komandna plošča

Pri

kazo

valn

iki

Induktivna stikala

Modifikacija in zamenjava

konvencionalnih ventilov s

proporcionalnimi ali servo

ventili.

29


PRIMERI UPORABE

30


PRIMERI UPORABE

31

Modeliranje in simulacija hidravličnih servo stiskalnic

PRIMERI UPORABE

M

Power unit

P

AB

T

Hyd

rau

lic

cylin

de

r

Proportional

valve

Filter

Potentiometer

Amp PID

Sum+

-Ref.

signal

Control

signal

e

Fo

rce

se

nso

r

Working area

Cunstruction frame

M

Pressure sensor

Motor Pump

Non-return

valve

Pressure relief

valve

Return line

filter

Pressure

gauge

p

sF

p, s, F

Up

Od koncepta do modela

Od modela do

realne naprave

32

Modeliranje in simulacija hidravličnih servo stiskalnic

PRIMERI UPORABE

Analiza stiskalnice

33

HIDRIJA ROTOMATIKA» Štancanje« statorskih in rotorskih paketov

PRIMERI UPORABE

Problem spajanja lamel

Obstoječi sistem

s trenjem

ne zagotavlja

kakovostnega

procesa

34


PRIMERI UPORABE

Nov koncept s pridrževanjem, ki ga je potrebno potrditi

Simulacija in analiza delovanja sistema

35


PRIMERI UPORABE

Koncipiranje izhodiščnega hidravličnega sistema

(osnova za razvoj simulacijskega modela)

36


PRIMERI UPORABE

Od koncepta do modela

MH sistem.wmv

37


PRIMERI UPORABE

Analiza koncepta s pomočjo simulacijskega modela

38


PRIMERI UPORABE

Optimizacija sistema:

določitev optimalnih parametrov hidravličnih komponent in krmilne metode za

zagotavljanje ustrezne pridrževalne sile in pomika sistema

39

Simulacija posameznih komponent, primer batne črpalke

PRIMERI UPORABE

DSHplus model črpalke

Moment črpalke

DSHplus tlak črpalke

40

Simulacija in optimizacija hidravličnih ventilov – nadomestitev za CFD

simulacijo

PRIMERI UPORABE

CFD simulacija

(optimizacija toka

fluida za

zmanjšanje

tokovnih sil)

41

Simulacija specifičnih komponent

PRIMERI UPORABE

DSHplus model servo

hidravličnega volanskega

sistema

DSHplus model servo

hidravličnega volanskega sistema

kot samostojna razvojna enota ali

kot pod simulacijski model vozil

42

Navtika – Shipman 63-xx

PRIMERI UPORABE

../DSHplus LV/PrimeriDSHplus/Hydraulic_agregat_front_a.dsz

../DSHplus LV/PrimeriDSHplus/Hydraulic_agregat_lifting_keel_35.dsz

43

Inovativnost reševanja specifičnih problemov

PRIMERI UPORABE

44

Modeliranje in simulacija visoko-dinamičnih linearnih pogonov

PRIMERI UPORABE

Nov koncept, ki ga je potrebno

predhodno potrditi – modeliranje in

simulacija

45

Modeliranje in simulacija sistemov 1. stopnje (odziv sistema)

PRIMERI UPORABE

tUtU

dt

tdUCR C

C

46

Modeliranje in simulacija sistemov 2. stopnje (odziv sistema).

PRIMERI UPORABE

predp

efep

p

p

efep

p

p

efep

p

p FtUm

xktx

m

ktx

m

btx

,

0

,,

47

Modeliranje in simulacija visoko-dinamičnih linearnih pogonov

PRIMERI UPORABE

48

Modeliranje in simulacija naprednih ventilov in krmilnih algoritmov

PRIMERI UPORABE

Q=1 l/min

p=4 bar

Q=0.1 l/min

p=0.5 bar

49

Simulacija mehanskih komponent in dinamike sistema

PRIMERI UPORABE

50

TEORETIČNE OSNOVE

Ohranjanje masnega pretoka

51

TEORETIČNE OSNOVE

Stisljivost fluida

Stisljivost fluida Modul stisljivosti

Elastičnost cevi Stisljivost plinov

Efektivni modul stisljivosti

Začetni volumen

Volumen plina pri

začetnem tlaku

52

TEORETIČNE OSNOVE

Obnašanje fluida na koračni vhod

Naraščanje tlaka zaradi upornosti fluida

Vztrajnost fluida v ceveh zaradi mase

Lekažno puščanje hidravličnega valja

Resonančna frekvenca

Koeficient dušenja

Skočno odprtje ventila Naraščanje tlaka

53

TEORETIČNE OSNOVE

Dinamični sistem in veličine

Pot, hitrost in pospeški hidravličnega valja

Volumski tok črpalke

Volumski tok sistema

Volumski tok skozi varnostni ventil

Povezava, ki so določene s tlačno

karakteristiko, volumnom in vrsto

fluida-stisljivost olja

Zunanja sila

54

TEORETIČNE OSNOVE

Karakteristika in enačba volumskega toka za šobe in reže

Šoba

Reža

Volu

mski to

k Q

Tlačna razlika

55

TEORETIČNE OSNOVE

Enačba volumskega toka skozi ravno režo

Ravnovesje delcev fluida

Strižne napetosti v cevi

Hitrostni profil

Volumski tok

Upor fluida v šobi

Dinamična viskoznost

Kinematična viskoznost

Primer: laminarni tok v cevi

56

TEORETIČNE OSNOVE

Enačba volumskega toka skozi šobo

Volumski tok skozi A3

Stanje

Bernulijeva enačba

Hitrost:

Zoženje toka aK

Volumski tok

z upoštevanjem zoženja aD

57

TEORETIČNE OSNOVE

Karakteristične enačbe volumskega toka

Tok skozi ostre robove

ventilov

Tok skozi ravne reže Lekažni tok

58

STRUKTURA PROGRAMA

Naslovna vrstica

Menijska vrstica

Orodna vrstica

Statusna vrstica

Risalno območje

Knjižnica komponent

59

Pregled knjižnice komponent v programu

STRUKTURA PROGRAMA

60

Pregled knjižnice komponent v programu

STRUKTURA PROGRAMA

61

STRUKTURA PROGRAMA

Menijska vrstica

Projekt

Model

Parametri

Simulacija

Programsko

okno

Moduli

Dodatki

Menij pomoč

62

MENIJSKA VRSTICA

Projekt in kreiranje novega programa

S pritiskom na gumb New se nam aktivira

knjižnica komponent New

63

Izgled knjižnice – Library view

MENIJSKA VRSTICA

Symbols List

64

MENIJSKA VRSTICA

Kreiranje modela – Create model

65

MENIJSKA VRSTICA

Sestavljanje modela – Compile model

66

MENIJSKA VRSTICA

Urejanje izvorne kode modela – Edit model source

67

MENIJSKA VRSTICA

Tabele – Look-up tables

Uvoz parametrov

Shrani parametre

Zbriši parametre

Pokaži parametre modele

Pokaži priljubljene, označene parametre

Uvoz in izvoz tekstovnih datotek in

parametrov

Zaščita parametrov pod geslom

Kreiranje loo-up tabele

Nastavitve in izbira fluida

Izbira parametrov

68

MENIJSKA VRSTICA

Tabele – Look-up tables

69

MENIJSKA VRSTICA

Nastavitve fliuda – Fluid options

70

MENIJSKA VRSTICA

Izbira parametrov – Parameters selections

71

MENIJSKA VRSTICA

Izbira parametrov – Parameters selections

Začetek enkratne simulacije

Začetek nenehne simulacije

Nastavitve parametrov

Shranjevanje grafike

Tabela trenutnih vrednosti parametrov

Animacija signalov in tlačnih

obremenitev

Začetni pogoji

Izbira parametrov simulacije

72

MENIJSKA VRSTICA

Nastavitev parametrov simulacije – Parameters

73

MENIJSKA VRSTICA

Moduli - Moduls

Simulacija z variacijo posameznih

parametrov

Simulacija z variacijo parametrov

celotnega simulacijskega modela

Optimizacija z variacijo

posameznih parametrov

Kreiranje pod-modelov

Kreiranje

komponent in

fluida

74

MENIJSKA VRSTICA

Variacija posameznih parametrov – Variation of parameters

75

MENIJSKA VRSTICA

Variacija parametrov modelov – batch simulation

76

MENIJSKA VRSTICA

Optimizacija - Optimization

77

FLUID DATA EDITOR PROGRAM

Nastavitve fliuda – Fluid data editor

78

MENIJSKA VRSTICA

Prikaz rezultatov z grafičnimi okni- Window

Minimiraj vsa okna

Aktiviraj vsa okna

Postavi okna v kaskado

Vsi standardna velikost

Zapri vsa okna

Pomanjšana slika modela

79

MENIJSKA VRSTICA

Dodatki - extras

Opcije

Določitev licenčne datoteke

Opcija grafike:

Nastavitev barv in

debeline povezav

80

MENIJSKA VRSTICA

Dodatki - extras

Opcije

Določitev licenčne datoteke

Opcija prikaza:

Line animation

Debelina

Vrednost in ime

Vrednost, ime in debelina

Vrednost

Vrednost in debelina

81

STRUKTURA PROGRAMA

Orodna vrstica, editor neaktiviran

Nov projekt

Odpri projekt

Editor, novo

kreiranje modela

Ustvari model

Look-up tabela

Sestavi model

Enkratna

simulacija

Neprekinjena

simulacija

Izvozi model

Uvozi

Shrani

Začetni pogoji

Opomnik

Tabela

parametrov

Novo grafično

okno

Odkrij okna

Skrij okna

Tabela

parametrov

82

STRUKTURA PROGRAMA

Orodna vrstica, aktiviran editor

Editor

Izhod iz kreatorja

modela

Grafični elementi

Okviri, barvanje, pisava,…

83

NAMIGI IN NASVETI

Samodejno označevanje komponent

84

NAMIGI IN NASVETI

Samodejno označevanje komponent

Dvojni klik

Označi

85

NAMIGI IN NASVETI

Bližnjice na tipkovnici

F5 za aktiviranje spremljanja grafične podobe linij in signalov ter vseh

parametrov na modelu

Documents

sistemov in komponent - DSH - uni-lj.si