工程机械液压系统试验台的动态特性仿真研究

　　0　引言

　　随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大,液压传动与控制系统本身越来越复杂,要求的传递动力范围更大、控制精度更高,系统柔性化与系统各种性能要求更高,所有这些都对液压系统的设计提出了新的更高的要求。采用传统的以完成执行机构预定动作循环和满足系统静态性能要求的系统设计远远不能满足上述要求。因此,对液压传动与控制系统进行动态特性研究,了解和掌握液压系统工作过程中动态工作特性和参数变化,以便进一步改进和完善液压系统,提高液压系统的响应特性,提高运动和控制精度以及工作可靠性,是非常必要的。

　　运用计算机仿真技术对液压系统进行仿真分析,是现代液压系统发展的重要研究手段。在许多液压技术应用场合,充分考虑到液压系统的动态特性,可以缩短液压系统或元件的设计时间,避免重复实验和加工带来的损失,并且可以提前了解到系统在动态特性方面存在的问题并加以改进,而这些可通过对系统的动态特性进行预测来实现。计算机仿真技术不仅可以预测系统性能,减少设计时间,还可以对所涉及的系统进行整体分析和评估,从而达到优化系统、缩短设计周期和提高系统稳定性的目的。

　　1　工程机械液压系统性能试验台工作原理

　　工程机械液压系统试验台采用模块化、多接口、通用化设计,整个系统组成包括:油箱、变频工作泵组、二通插装阀、电磁换向阀、比例溢流阀、管路等组成。由于系统变频工作泵组和变频转向泵组的系统原理一样,这里只对工作泵组系统原理进行说明。

　　液压油从油箱经滤油器后进入变频工作泵,工作泵出口设有先导电磁溢流阀,电磁阀为H机能,未通电时,溢流阀卸荷,液压油经溢流阀直接回油箱。溢流阀正常工作时,泵出口油进入供油分流阀块,分流阀块中的二位四通电磁阀用于控制液压油是否经过流量计,系统进行测量时,电磁换向阀导通,液压油通过流量计;不进行测量时,液压油直接通过二通插座阀,从插装阀出来的系统油经管路进入比例加载阀,通过改变比例加载阀来无级控制系统的压力,液压油经比例加载阀流出后直接回油箱。试验台的工作原理如图1所示。

　　2　液压系统试验台工作泵组各元件数学模型的建立

　　2·1　二通插装阀数学模型的建立

　　二通插装阀是一种以二通型单向元件为主体,采用先导控制和插装式连接的新型液压控制元件,以其特别适用于高压大流量系统、组合方式灵活的特点在液压系统中得到了广泛应用。在工作过程中,通常伴随着振动、冲击和噪声,有时还出现爬行和动态缓慢等问题。在液压技术不断向前发展的今天,这种情况难以适应高速、高压、大功率和高精度的要求。所以有必要对其进行动态特性的研究,了解它的主导因素和内在的作用规律。二通插装阀的数学模型: