双作用液压缸为例-
&5
%7液压缸数学模型的建立
进油腔瞬态流量方程%
[
%
i>
%
Z’
ZG
j=
%
ZJ
%
ZG
j2
%
! J
%
$J
&
" j2
&
J
%
$J
!
&
!’"
出油腔瞬态流量方程%
[
&
i>
&
Z’
ZG
$=
&
ZJ
&
ZG
j2
%
! J
%
$J
&
" j2
&
J
%
$J
!
&
!/"
液压缸的力平衡方程%
?
ZF
ZG
j:
Fj$iJ
%
>
%
$J
&
>
&
!,"
其中% >
%
, >
&
是活塞两端的有效面积* J
%
, J
&
和 M
4%
,
M
4&
分别是进出油腔的压强和体积* $是作用在活塞上
的外干扰力* =
%
i
M
4%
j>
%
’
2
, =
&
i
M
4&
$>
&
! E$’
"
2
分 别
图 &7液压缸示意图
是 进 油 腔 和 出 油 腔 的 液 容*
2
%
, 2
&
是 两 油 腔 的 泄 漏 系 数*
2是液 压 油 体 积 弹 性 增 量* ?
是活塞的质量* :为粘性摩擦
系数* Fi
Z’
ZG
活塞的运动速度-
&5
&7模型的仿真与分析
对于液压伺服系统) 我们作出如下假设% !%"
忽略外泄漏和干摩擦等因素的影响) !&" 进油腔和
出油腔的工作压力呈对称变化) 两腔流量相等* !-"
活塞两端的有效面积相等) 即% >i>
%
i>
&
* !#" 两
腔的液容按活塞行程 ’i
%
&
E来计算) 则% =i=
%
i=
&
*
!’" 外干扰力 $i4- 于是) 可以得到液压缸的主控
传递函数 !输出速度对输入流量的传递函数"%
&! *
" i
M! *
"
[! *
"
i
/
4
&
*
&
j&94*j%
!6"
式中% /为放大系数) /i
%
>!% j3#
J
"
* 3为内泄漏系
数) 3i9
[
9J
* #
J
是液压缸的液阻) #
J
i
:
>
&
- 4为时间
常数) 4i
?=
&! 3:j>
&
!
"
- 9 为阻尼比) 9 i
%
&
4!
:
?
j&
3
=
"* =为液压缸液容) =i
M
4
j
%
&
>E
/
-
应用 .I*UIG的 OJ
.c
图 -7仿真模型
YUJ
"e工具箱对液压缸进
行仿真研究) 建立如图 -
所示的仿真模型-
取 ?i%‘<) *i45
’=
&
)
=i6 p%4
$,
‘<)
=
#
’E
&
) :i
/ p%4
$-
) 代 入 上 面 的 仿
真模型) 由输入流量 [ !如图 # !D"" 得出输出速度
的阶跃响应曲线) 如图 # !C" 所示-
图 #
;8结束语
通过对液压系统的 .I*UIG仿真研究) 可得出
如下结论%
!%" .I*UIG仿真技术功能 非 常 强 大) 设 计 者
只需要建立液压系统的简单数学模型就可以通过仿真
得出系统的一系列的特性曲线) 这有利于对液压系统
的设计和改进-
!&" 液压技术与计算机技术的结合越来越密切)
数字液压成为液压技术发展的一个重要方向) 也是机
电一体化发展的一个重要部分-
!-" 仿真等计算机技术的应用) 简化了液压系
统的设计, 简化了控制方法, 增加了系统可靠性, 扩
大了应用领域, 降低了系统成本, 便于远程控制, 容
易实现故障预报和监控-
参考文献
4%5 张 森) 张 正 亮 5.I*UIG仿 真 技 术 与 实 例 应 用 教 程
. ./ 5机械工业出版社) &44#5
%5
4&5 蔡廷文 5液压系统现代建模方法 . ./ 5中国标准出
版社) &44&5%&5
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5
4
8
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% 机床与液压& &44/5"A
5
6
万方数据