对称四通阀控液压缸建模研究

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1、对称四通阀控液压缸建模研究刘保杰强宝民第二炮兵工程学院西安710025摘要：根据对称阀控非对称液压缸的特性，重新定义了负载压力和负载流量，推导出同时适用于对称阀控非对称液压缸和对称阀控对称液压缸的数学模型，为对称阀控液压缸系统的稳态和动态特性分析及液压控制回路的创建提供了理论依据。关键词：阀控液压缸；负载流量；负载压力；数学模型中图分类号：TH137．51文献标识码：A文章编号：1001—0785(2Ol1)07—0015—04Abstract：Basedonthefeatureofasymmetrichydrauliccylindercontrolledbysymmet

2、ricvalve，thepaperre-definestheloadpressureandtheloadflow，derivesthemathematicalmodelthatissuitableforbothasymmetricandsymmetrichy·drauliccylinderscontrolledbysymmetricvalve，providingtheoreticalbasisforthesteadyanddynamicstatecharacteristica—nalysisofhydrauliccylindersystemcontrolledbysymm

3、etricvalveandthebuildingofhydrauliccontrolcircuit．Keywords：valvecontrolledhydrauliccylinder；loadflow；loadpressure；mathematicalmodel2)当活塞反向缩回(Y<0)时，负载压力0引言一=一阀控液压缸系统是工程上应用较广泛的传动A一A．一凡和动力系统。由于阀控对称液压缸系统比阀控非式中：F．为活塞杆伸出的外负载，Ⅳ；P，、对称液压缸系统具有更好的控制特性，因此，在P：为液压缸无杆腔、有杆腔的压力，Pa；A、A，实际生产中得到了广泛的应用。但是对称液压

4、缸为液压缸无杆腔、有杆腔的有效工作面积，in；加工难度大，滑动摩擦阻力较大，需要的运行空n=孚为液压缸有杆腔面积和无杆腔面积的比。间也大；而非对称液压缸构造简单，制造容易，单边滑动密封的效率及可靠性高，工作空间小⋯。近年来，随着控制技术的发展，阀控非对称液压缸系统的控制特性越来越好，在工程应用中的地位日益显现。然而，在分析阀控非对称液压缸系统的大量文献中，仍沿用阀控对称液压缸系统的数学模型和部分参数的定义方式，对阀控液压缸系统的性能分析造成了一定的影响。本文重新定义了负载压力与负载流量，推导出同时适用于图1对称阀控非对称液压缸原理图对称阀控非对称液压缸和对称阀控对称液压缸

5、的数学模型。2重新定义负载流量垡L1重新定义负载压力假定零开口四边滑阀的4个节流窗口是匹配根据活塞的受力(见图1)情况，定义负载压和对称的，供油压力P恒定，回油压力P。为0。力如下：1)当活塞正向伸出(Y>0)时阀芯右移，即1)当活塞正向伸出(Y>0)时，负载压力>0，则滑阀2腔的流量方程为PlA1一P2A2D一一=Pl—nP2(1)L—A，一A，Ca~oX√吾(PsIP)-ady￡(3)《起重运输机械》2011(7)一1S一的推导方法仍然适用。c(OXv√吾A(4)3阀控液压缸的流量连续性方程式中：g为无杆腔的流量，m／s；q：为有杆腔的流量，m／s；C为电液比例方向阀

6、的流量系假定阀与液压缸的连接管道对称布置且短而数；为电液比例方向阀的面积梯度，m；为电粗，管道中的压力损失和管道动态因素可以忽略；液比例方向阀的阀芯位移，m；P为液压油的密液压缸每个工作腔内各处压力相等，油温和体积度，km。弹性模量为常数，液压缸内外泄漏均为层流流动。由式(3)和式(4)可得1)当活塞正向伸出(Y>0)时，流人液压缸进油腔的流量q1=√两PsP—2P1=A21=“<一(5)cip(+CepPI++(15)液压缸的输出功率从液压缸回油腔流出的流量N=P1gl—P2g2(6)cI)P2一一(16)由式(5)和(6)可得式中：Cep为液压缸外泄漏系数，m／(N·

7、s)；N=P1q1一P2q2=(P1一n尸2)q1：PLq1(7)Ci。为液压缸内泄漏系数，m／(N·s)；为有效理想情况下的液压缸的输入功率体积弹性模量(包括油液、连接管道和缸体的机N=PLgL=N械柔度)，N／m；V1为无杆腔的有效容积(包括故可定义负载流量阀、连接管道和无杆腔)，m；为有杆腔的有效qL=q1(8)容积(包括阀、连接管道和有杆腔)，m。2)当活塞反向缩回(Y<0)时阀芯左移，即此时<0，则滑阀2腔的流量方程为』=+Ay(17)g=cO)Xv√吾PA。dt(9)【=一AY式中：为无杆腔的初始容积，m。；vo：