液压激振器的动力学分析与仿真

　　液压激振器是以液压振动技术为基础、以流体作为介质的一种机构传动系统。随着液压振动技术在我国的迅速发展, 液压激振系统在社会各个行业中的应用越来越广泛, 如矿山工程中使用的液压凿岩机、液压碎石机和振动筛, 建筑工程中使用的液压振动打桩机, 机械行业中使用的液压振动剪床, 冶金行业中使用的大板坯连铸机振动装置以及清除冶炼炉渣装置, 采金行业中使用的振动淘汰机等, 液压振动技术具有代替机械振动的能力和发展趋势。

　　在液压振动机构的结构研究方面, 我国已自行设计制作了自控式阀控活塞随动系统的各类结构, 其中包括各种类型的外阀式液压振动器, 内阀式的阀芯结构和套阀结构液压振动器,还有按液体弹簧原理制作的各种类型的无阀式液压振动器。与此同时, 我国对自激振荡式振动装置也进行了研制。

　　1 参数的定义

　　设进入液压激振器系统的压力油由定量液压泵供应, 则进入系统端口的压力油的流量q为一定量, 油压力P(t)为一变量; 换向阀内的油压力为P₃(t)、换向阀口的节流口面积为A(t)、节流系数为K; 节流阀的节流口面积为P_j、节流系数为Kj; 无杆活塞腔的有效工作面积为A₁、油压力为P₁(t)、其液容C₁视为一定值; 有杆活塞腔的有效工作面积为A₂、油压力为P₂(t)、其液容C₂视为一定值; 与液压缸上腔相连的管道中的液阻为R, 其他管道等中的液阻忽略不记; 活塞运行的速度为v(t); 活塞运行时的黏性摩擦阻尼系数为B; 活塞的质量为M;重力场加速度为g; 活塞所受的外负载为F(t)。

　　2 活塞向上运行时的动力学数学模型

　　当换向阀处于图1所示的位置时, 压力油经过换向阀、单向阀进入液压缸下腔推动活塞向上运行, 活塞向上运行时将迫使液压缸上腔的压力油通过管道进入液压缸下腔。根据流体的连续性可知, 进入液压缸下腔的压力油的流量为:

　　液压缸上腔中的压力油进入管道中的油流量为:

　　根据图1可知: q₁(t) =q2(t)+q, 即

　　若忽略单向阀的压降, 则有:

　　根据节流阀的压力差与流量的关系特性有:

　　根据牛顿第二定律有:

　　其中, F(t)、A(t)均为关于时间t的定函数。联立(1) 、(2) 、(3) 、(4) 、(5) 、(6) 、(7), 可以求出速度v(t)及加速度a(t)等关于时间t的函数表达式。

　　3 活塞向上运行时的动力学数学模型