基于MATLAB的车速与软管收放速度同步问题研究

    0 引言

    加油车是为车辆加油的专用车辆， 它因具有加油枪数多、加油时间短等特性，而得到广泛应用，其性能虽然优越， 但加油软管的展开和撤收作业还不是很方便，还有一些需要改进的地方。 加油车的外管路采用液压马达驱动卷盘的方式展开时（见图 1），车轮和卷盘同时按照不同的方向转动，此时既要控制好车速，也要控制液压卷盘的转速，若车速过快，使得卷盘放管子的速度赶不上车速，就会造成拖管；车速过慢时，卷盘放管子的速度超过车速，则会造成软管在地面上的堆叠。 在撤收过程中，也会出现类似的问题，只是过程与展开时相反。 此类问题如不解决，会影响加油车外管路的展开和撤收速度，还会使管子产生磨损，影响管子的使用寿命。 因此，如何实现车速与软管收放速度达到同步，是一个非常有意义的问题，本文将对此进行深入的研究。

    1 加油车的结构介绍

    加油车的结构包括底盘和液压系统两大部分，底盘主要用于汽车的行驶， 液压系统主要用于加油管路的展开和撤收，现对它们分别进行介绍。

    汽车底盘的动力传递路线如图 2 所示。

    液压系统的原理图如图 3 所示

    图 3 中，液压泵通过取力器从发动机取力，将液压油经节流阀 3 输送至液压马达，推动马达转动，马达通过链条传动带动卷盘转动，从而实现软管的展开和撤收。

    2 速度不同步的原因分析

    加油车在外管路展开过程中， 设发动机的转速为n_p，发动机与车轮间的传动比为 i₁，车轮的转速为 n_c（以下简称车速），线速度为 ν_c，车轮直径为 d_c，发动机与液压泵间的传动比为 i₂，液压泵的转速为 n_b，泵的流量系数为 K，排出流量为 q_b，节流阀的开度系数为 λ，通过节流阀的流量为 q₁，液压系统的容积效率为 η_v，液压马达的转速为 n_m，排量为 V_m，链条的传动比为 i₃，卷盘的转速为 n_j，卷筒直径为 d_j，软管的线速度为 ν_r。

    根据传动比方程有：

    根据线速度与转速的关系有：

ν_c=ω_cr_c=2πn_cr_c=πn_cd_c          （2）

ν_r=ω_jr_j=πn_jd_j           （3）

    在泵的最大流量范围内，根据流量公式有：

q_b=Kn_b          （4）

    根据节流阀的节流特性有：