挖掘机行走换向阀控制马达系统仿真研究

　　0 引言

　　液压系统的动态仿真对改进液压系统的设计，提高液压系统的可靠性有重要的意义，由于液压动力机构是动态元件，其动态特性在很大程度上决定着整个液压系统的性能。以前一般采用个人编程的方法来实现系统的动态仿真，但是往往要花费大量的时间来处理程序本身的问题，并且容易出错、通用性差。Simulink 的问世给液压系统的动态仿真和计算提供了强大的工具，在 Simulink 环境中只需利用鼠标就可以直观的画出系统模型，然后就可以直接进行仿真，并且在仿真过程中可以随时更改某些参数，以观察其对系统特性影响，实现了对液压控制系统的智能设计。

　　1 系统动态数学模型

　　首先建立挖掘机行走换向阀控制马达系统的简图如图1 所示。

　　( 1) 阀的线性化流量方程

　　阀的输出流量方程:

　　式中: k_q—阀的流量系数;

　　x—阀芯位移量;

　　p₁—液压马达进油腔压力;

　　k_q、k_c—阀的流量增益和流量压力系数;

　　Q₁—换向阀通过进出节流口的流量。

　　( 2) 液压马达控制腔的连续流量方程

　　液压马达进油腔的流量方程为:

　　液压马达回油腔的流量方程为:

　　其中: v₁= v₀₁+ v_mθ

　　v₂= v₀₂- v_mθ

　　v_t= v₁+ v₂

　　式中: C_ip— 液压马达的内泄漏系数;

　　v₁、v₂—液压马达进油腔和回油腔体积;

　　C_ip( p₁- p₂) — 液压马达进油腔泄入回油腔的泄漏量;

　　β_e— 油液体积弹性系数;

　　C_epp1、C_epp2—液压马达进油腔和回油腔的泄漏量;

　　v_m—液压马达理论排量;

　　v₀₁、v₀₂—液压马达进回油腔的初始体积;

　　v_t— 液压马达进回油腔总体积。

　　由式( 2) 和式( 3) ，在液压马达进油和回油两腔初始条件相等的情况下，可求得马达的连续流量方程为:

　　故方程可简化为:

　　( 3) 液压马达与负载间的力平衡方程

　　液压马达的动态力矩平衡方程为:

　　式中: B_e— 负载和液压马达内部的总阻尼系数;