圆锥破碎机液压系统动态仿真研究

　　0 前 言

　　液压系统的动态特性是衡量其设计和调试水平的重要指标，该系统由若干元件组成，元件的动态性能相互影响、相互制约以及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能非常复杂。而采用功率键合图和现代仿真技术为分析、预测和优化液压系统的动态性能提供了强有力的手段。功率键合图以状态方程作为数学模型形式，能方便、直观地考虑系统中的非线性环节，且方程的推导有一定的程式，可有条不紊地进行程式化建模。建模中所选择的状态变量一般为系统中有实际意义的物理量，比现代控制理论中的状态方程建模更有优势。MATLAB作为一种面向科学与工程计算的高级语言，集计算、自动控制、信号处理、图像处理等功能于一体，具有极高的编程效率，它所提供的SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，支持连续、离散及两者混合的线性、非线性系统，成为液压系统动态仿真的一个有力工具.SIMULINK 为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，与传统的仿真软件包用微分方程和差分方程建模相比，有更直观、方便、灵活的优点。本文将两种方法结合在一起，利用功率键合图对圆锥破碎机液压系统建立数学模型，并用SIMULINK进行仿真，取得了良好的效果。

　　1 破碎机液压系统的工作原理

　　图1为底部单缸圆锥破碎机液压系统的工作原理图。该系统起着调节排矿口大小和过载保护双重作用。排矿口的调节是通过油缸中油量的增加或减少使动锥上升或下降，从而达到排矿口的减小或增大。破碎机在工作过程中液压系统起过载保护作用。蓄能器的气体压力比油缸的油压稍高，因为在正常工作情况下，油不能进入蓄能器里去。当破碎机中进入非破碎物时，破碎锥即向下压活塞，使油路中的油压大于蓄能器内的气体压力，液压油进入蓄能器内，使破碎锥下降增大排矿口，排出非破碎物，当非破碎物排出后，气体压力又高于油压，则进入蓄能器的油又被压回油缸，使破碎锥恢复正常工作位置，防止机器被损坏。

　　2 功率键合图建模

　　破碎机液压系统调节好后正常工作时截止阀关闭，所以正常工作时主要为系统中的液压缸、节流阀、蓄能器、安全阀和截止阀所组成的液压系统工作，如图2所示。本文的建模与仿真主要分析图2所示的系统。根据键合图建立规则，建立该系统的功率键合图如图3所示。

　　在取得一个完全增广定向的键合图模型后，即可按非常有规则的方式拟定系统的方程式。为了得到系统方程式组，需要遵循以下3个通用而且有效的步骤：