某型艇车装卸液压系统数字仿真研究

　　0引言

　　某型艇车是我军现役某型汽艇的陆地运输装备。在长期的使用过程中发现其在装卸载时存在低频抖动、噪声大，卸载到下止点或装载到上止点处时出现装卸机构与主液压缸支座撞击、汽艇与托架撞击等现象。本文建立了艇车的动力学模型和Simulink仿真模型，通过仿真分析，为装卸机构进一步优化、改进提供理论依据。

　　1艇车装卸机构工作原理及动力学分析

　　1.1装卸载原理

　　艇车装卸机构简图如图1所示。艇车卸载时，主液压缸推动主臂绕主臂与基臂铰接点转动，转动到主臂与基臂发生接触后，主缸再推动主臂和基臂绕基臂支座转动，从而完成汽艇的卸载。装载时，在主液压缸的拉力作用下，主臂和基臂先绕基臂支座转动，当基臂放平后，主臂再绕主臂与基臂铰接点转动，从而完成汽艇的装载。

　　1.2装卸载动力学分析

　　为精确仿真艇车装卸载过程，本文运用Pro/E于ADAMS联合的方式[1]，在PRO/E中建立艇车的参数化模型，对本文需要考察的装卸机构各模块如液压缸、基臂、基臂支座、主缸支座、主、辅臂等进行精确的参数化模型，对底盘车和汽艇等进行简化，将建立好的三维模型运用Mechanism/Pro接口软件导入到ADAMS中，通过在ADAMS中添加约束、力和驱动来进行艇车装卸载的动力学分析，如图2所示为ADAMS中的艇车模型。

　　1.3结果分析及处理

　　由于艇车装载过程与卸载过程相似，本文以艇车卸载过程为重点对卸载过程中主液压缸的受力情况进行分析，同时设定液压力使主液压缸匀速推出，设定仿真时间为50s，仿真步长为0.1s，得到的主液压缸受力时域变化曲线如图3所示。

　　从图3可以看出，0s、4.98s和42s时受到三个冲击，这主要是由艇车装卸机构各零件之间发生碰撞接触产生的;由于汽艇重心的移动和力臂的变化，19.8s时艇车卸载到中点，此时主缸受力最小，此点前后液压缸的受力方向发生翻转，由此前的受压力转变为受拉力。

　　从分析结果可以看出，艇车装卸载过程中主缸受摆动负载。为了便于下文中艇车液压系统的全过程仿真，需要求出卸载过程中主缸的受力方程。求解采用Matlab对动力学仿真数据进行拟合，去掉数据中的奇异点后得出的卸载过程液压缸受力方程如下：

　　2液压系统数学模型

　　2.1系统原理

　　某型艇车装卸液压系统采用平衡回路，从液压泵出来的压力油经过卸荷阀、换向阀、进油管、平衡阀推动液压缸动作，回油经过平衡阀、回油管和换向阀回油箱，其原理图如图4所示。可以看出，平衡阀在系统中起关键作用，用以保证装卸载过程的平稳，防止发生失速。本文第一部分已经得出了艇车卸载过程主缸的受力，因此液压系统建模时也着重就艇车卸载工况进行讨论。艇车装载工况、辅臂动作工况的建模可参照卸载工况。