负载反馈油管对负载敏感液压系统动态特性影响的探讨

　　负载敏感泵是靠负载敏感元件比较泵口压力与负载压力来实现系统的负载敏感特性的，因此负载敏感液压系统的一个重要性能指标就是其动态响应时间及稳定性。一般负载敏感泵的负载敏感元件都集成在泵体上，负载敏感元件一般直接与泵口相连，复制泵口压力信号，而负载信号一般通过负载反馈控制油管复制负载信号。负载反馈油管一般使用液压胶管，其通径和长度直接影响泵的动态特性，因此研究其对液压系统动态性能的影响是很有必要的。

　　1 负载敏感液压系统工作原理

　　负载敏感液压系统的工作原理图，如图 1 所示。

　　其原理是通过节流阀前后的压差控制负载敏感阀来调节泵的流量输出，而不仅受负载压力变化的影响；泵的出口压力，仅比负载压力高出一定值，该压差值通常为（1.7～2.8）MPa，在最高限压范围内能自动适应负载的变化。液压泵只需提供与执行元件负载相匹配的压力、流量，液压系统中不产生过剩压力和过剩流量，因而系统具有显著的节能效果。

　　2 负载反馈油管的数学模型分析

　　反馈管道的压力传输特性方程可简化为以下公式[1]：

　　式中：L—反馈油管的等效液感；C—反馈油管的等效液容；R—反馈油管的等效液阻。

　　其中，等效液阻、液感和液容按如下表达式计算：

　　式中：υ—油液运动粘度；l—管道长度；d—管道内径；Ey—油液弹性模量。由方程（1）可求得反馈管道固有频率和阻尼比分别为：

　　由式（5）可知，系统固有频率与管道长度成反比。管道越短，固有频率越高，响应速度越快。由式（6）可知，阻尼比与管道长度成正比。管道半径一定时，管道长度越小阻尼比就越小，系统就越不稳定，容易发生振荡；阻尼比与管道内径成反比。当管道长度一定时，管道内径越大，阻尼比越小，系统稳定性就越差。

　　3 系统仿真建模

　　系统采用 AMESim 仿真工具进行仿真建模。它为用户提供了一个时域仿真建模环境，可使用已有的模型和（或）建立新的子模型元件，构建优化设计所需的实际原型；采用易于识别的标准ISO 图标和简单直观的多端口框图；方便用户建立复杂系统及用户所需的特定应用实例；可修改模型和仿真参数，进行稳态及动态仿真、绘制曲线并分析仿真结果。界面比较友好、操作非常方便。

　　?以 ZDY6000L 钻机为例，ZDY6000L 钻机是由西安研究院研制的坑道钻机，主要应用于近水平瓦斯抽放钻机。钻机回转液压系统的 AMESim 模型，如图 2 所示。