hoffmann液压机构压力波动动态特性仿真

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1、Hoffmann液压机构压力波动的动态特性仿真刘希玲1，杨述明2（1中南大学交通运输学院湖南长沙4100752国防科技大学机电学院湖南长沙410074）摘要：以Hoffmann液压机构为研究对象，根据能量守恒定律，结合系统动力学、流体力学，运用节点容腔法建立了Hoffmann液压机构压力波动的数学模型；运用精度较高的龙格－库塔数值算法进行求解，获得了Hoffmann液压机构数值仿真模型；最后，通过MATLAB中的SIMULINK仿真的方法分析了系统的动态特性，考察了油液压力随时间变化的规律及系统的稳定情况，对系统的性能研究和设计改进具有指导意义

2、。关键词：Hoffmann液压机构；数学模型；龙格－库塔算法；动态特性仿真中图分类号：TH137文献标识码：ADynamicsimulationonthepressurefluctuationoftheHoffmannhydraulicsystemAbstract:Basedonenergyconservationlaw,combinewithsystemdynamics,hydromechanics,themathematicalmodeloftheHoffmannHydraulicMechanism(HHM)wasestablishedus

3、ingchambermethod.Then,theRonge-Kuttamethodwasselectedtosolvethestateequations.Atlast,withtheSIMULINKinMATLAB,thesystem’sdynamiccharacteristicswasanalyzed,andtheoilpressurechangedwithtimewasinvestigated,bothareofdirectionsignificanceforthesystemcharacteristicstudyanddesignimp

4、roving.Keywords:HoffmannHydraulicMechanism;mathematicmodel;Runge-Kuttamethod;dynamiccharacteristicsimulation引言液压机构由于具有输出功率大、速度刚性大、易于实现直线运动、便于冷却散热、动作实现容易等突出优点，在工程机械中得到了广泛应用[1]。随着工程机械的大型化、复杂化，要求液压机构具有精度高、传递动力范围大等特点，使得传统的基于静态特性对设计不能满足要求，需要对其动态特进行研究[2]。液压系统动态特性研究，可以了解和掌握液压系统工作过程

5、中动态工作特性和参数变化，提高系统的响应特性，从而引起人们的重视[3]。传统的基于传递函数的动态特性分析方法复杂，且只限于线性系统[4]，而基于功率健合图的液压系统建模方法能处理系统中的非线性，但建模过程复杂，并且做了很多简化和假设，精度较差[5]。本文利用系统动力学、流体力学、能量守恒等基本原理建立Hoffmann液压机构的数学模型，通过进行求解获得数值仿真模型，再结合计算机仿真分析系统动态响应的稳定性、快速性和灵活性，为实际应用和系统性能改进设计提供了有力的理论基础。1、Hoffmann液压机构描述典型的Hoffmann液压机构如图1所示，

6、主要由溢流阀、节流阀、动力马达和定量泵构成。并且已知如下液压参数：油液体积弹性模量Ef，容腔V1、V2的体积分别为V1、V2，压强分别为Pv1、Pv2，定量泵P的流量为Qp，，马达M的几何容积为Vgm，马达的角速度为ω，马达的瞬时排量为q(θ)，作用到马达M上的外部扭矩为M1，马达负载L的转动惯量为J1，溢流阀V的液导为GV及调定压力为（不考虑溢流阀本身的动态性）Pv0，节流阀H的流量Qt通过下式确定：5基金项目：国家自然科学基金资助项目（50975289）；湖南省自然科学基金重点资助项目（07JJ3098）通信作者：刘希玲（1963-），女，

7、湖南长沙人，硕士，副教授，从事机械设计等研究；电话：0731-82655135；E-mail：xlliu@mail.csu.edu.cn（1）其中为常数系数，为调节函数。图1Hoffmann液压机构2液压系统建模液压系统既可以看成单个元件，又可以看成一个复杂的组件，其中各构件间的能量或信号传递经过液压管道来实现。数字仿真中，可以采用节点容腔法建立液压系统的集中参数数学模型，即把液压管路的汇交点定义为节点，对每个节点建立流量平衡方程表达节点压力和进出该节点流量之和的关系，来得到一组方程。Hoffmann液压机构是典型的回油节流凋速系统，对每个容腔

8、建立流量平衡方程表达容腔压力和进出该容腔流量之和的关系[6]。在液压回路中，每个流量总是可以归类于某个构件，对于一个液压容腔节点，基于基尔霍夫节点法描