基于MATLAB的液压元件的设计

　　液压元件的传统设计方法是根据液压工程师的经验，通过建立一个由实际液压元件组成的系统来进行实验的，从而能够了解液压元件的参数对系统动态特性的影响，最终完成液压元件的设计工作。液压元件传统的设计方法具有的缺陷如下: 无法灵活地进行液压元件的参数调节，一次设计成功的几率很低，同时在实验的过程中会耗费大量的人力和物力。

　　伴随着计算机技术和仿真技术的飞速发展，液压元件的设计方法也越来越先进。在液压元件设计的过程中，使用计算机仿真技术对液压系统的动态性能进行研究，可以把握液压系统的不同工作状态，从而能够选取最佳的设计参数，使液压系统和液压元件的缺点在实际加工之前可以被发现，通过分析缺陷产生的原因来优化液压元件的设计，从而能够从很大程度上降低设计成本，提高液压元件的设计效率。

　　MATLAB 软件是一门高级的计算机编程语言，该软件可以解决于科学计算相关的所有问题。MATLAB软件本身自带了一系列具有强大功能的工具箱，能够解决不同专业的仿真问题，其中 Simulink 工具箱可以用来对各种系统进行仿真分析，该工具箱中具有大量的模型库，能够满足线性或非线性、连续或离散或者两者混合的系统仿真的需求，同时能够灵活地进行子系统的建模工作。所以，利用MATLAB/Simulink 设计液压元件是行之有效的手段。

　　1 基于MATLAB /Simulink 液压系统的设计原理

　　应用MATLAB/Simulink 中子系统的功能，可以针对不同的液压元件和容腔节点构造出相应的子模块，在改模块内能够对液压元件进行反复的利用以及对其参数进行重复的修改，将与不同液压元件对应的子系统连接在一起构成一个液压系统的仿真模型。根据液压元件的数学模型利用 MATLAB/Simulink 连接各子模块构成仿真模型，然后定义系统的输入参数和输出参数。液压系统分为两大类，分别是通用液压系统和专用液压系统，对液压系统进行仿真计算的基础是准确地建立液压容腔、液压缸、液压泵、平衡阀等基本液压子系统的元件。本文以安全阀喷头组合为例，进行液压元件的设计，安全阀喷头组合是一种非常重要的液压元件，可以用来防火防爆。液压元件的好坏和喷淋效率息息相关，可以利用MATLAB/Simulink 来对安全阀喷头组合的性能进行仿真分析。根据安全阀喷头的工作原理，可以将其简化为液压泵和溢流阀2 个子系统，安全阀喷头系统的模型如图1 所示。

　　2 基于MATLAB /Simulink 液压元件的仿真模型

　　液压系统中主要的输入参数有: 液压环境的参数、电机的转速、液压泵的排量、溢流阀的压力、安全阀通径以及阀芯几何参数、喷头出口直径等。