基于AMESim的甘蔗联合收割机多执行器系统分流技术仿真研究.doc

《基于AMESim的甘蔗联合收割机多执行器系统分流技术仿真研究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于AMESim的甘蔗联合收割机多执行器系统分流技术仿真研究陈远玲付玉林李尚平（广西大学机械工程学院，广西南宁530004）摘要为合理分配甘蔗联合收割机多执行机构的流量，针对甘蔗收割机执行机构的特点，提出将基于压力补偿原理的多执行器分流技术应用到收割机上，并对这种分流技术进行了理论分析和仿真研究。结果表明，该压力补偿分流技术能够有效保证液压泵按照各阀杆的行程比例均衡分配流量而不受负载大小的影响，同时，系统具有较好的抗流量饱和能力。关键词：甘蔗联合收割机；多执行器；分流中图分类号：TH137文献标识码：B0引言作为大型农业机械，甘蔗联合收割机在作业

2、过程中要一次性完成扶蔗、切断、断尾、剥叶、输送等工序，且由于蔗地起伏不平，要经常对整个收割台架的高度进行调整，而用于完成这些工序的各马达（液压缸）所驱动的负载大小不一，且负载是时变的，这就要对去各执行器（并联）的流量进行调节。现有的4GZ-250型甘蔗联合收割机主要采用在开中心多路阀前安装调速阀的方法进行调节，这样虽能保证去各执行器的流量稳定，但开中心多路阀死区行程较大，特别是在大负载情况下，阀杆的操纵性能很差，调速性能不稳定[1]。此外，当多个执行器同时动作时，容易出现流量饱和现象（即多个执行器所需总流量大于泵的流量），流量饱和时，由流体力学原

3、理可知，液压油优先供给负载较小的执行器，负荷较大的执行器由于流量减小过快而速度骤降甚至停止。基于甘蔗收割机的工作要求，各执行器速度必须相互协调才能正常作业，比如行走速度与刀盘转速的比值不大于0.048[2]，因此，必须对甘蔗收割机各执行器的流量进行合理分配。1多执行器分流技术的实现多执行器系统流量分配不均衡现象的出现，是由于各执行器所驱动负载的不同而导致多路阀前后压差ΔP不同，这从多路阀流量公式很容易看出：Q=K式中：Q-流量；K-综合系数，取决于油液密度、流量系数及阀杆行程。要想按阀杆行程比例分配各执行器流量Q，只有设法让各联操纵阀前后压差ΔP

4、相等。为达到这一目的，目前工程机械通用的做法是采用压力补偿阀对低负荷支路的操纵阀阀前压力进行补偿，补偿值恰好为执行器负载的差值。如图1所示，经过压力补偿后，各联操纵阀的流量比例只取决于各阀杆行程，即只与阀杆节流程度有关，与负载无关。当流量饱和时，油液不再是优先流向低负载执行器，而是按阀杆行程比例分配液压泵流量，即系统具有较好的抗饱和功能。图1经压力补偿后阀杆行程与流量关系2压力补偿阀分流原理压力补偿阀在系统中可以有三种位置[3]，即阀前补偿（安装在多路阀之前）、阀后补偿（安装在多路阀之后）及回油补偿（安装在系统回油路上）。篇幅所限，本文主要研究阀

5、前补偿方式在甘蔗联合收割机上的应用。采用阀前压力补偿系统的分流原理如图2所示。为简单起见，本文仅取扶蔗系统和砍蔗系统两个液压子系统为研究对象，图中两液压马达分别为扶蔗马达和砍蔗马达。为改善阀杆调速性能，将多路阀由原来的开中心式改为闭中心式。由图可见，在每个操纵阀之前都设置了压力补偿阀（即图中的二通阀），在任一子系统中，分别将泵出口压力信号和负载压力信号引到压力补偿阀的左端阀芯上，将单向阀进油口压力信号和最高负载压力信号（通过梭阀网络比较得出）引至补偿阀的右端阀芯上。假定泵压为PP，扶、砍蔗系统中，单向阀进油压力分别为PC1、PC2，负载压力分别为

6、PL1、PL2，操纵阀流量分别为Q1、Q2，操纵阀综合系数分别为K1、K2，最高负载压力为Pmax。对两补偿阀阀芯（假定面积均为A）进行受力分析：图2甘蔗收割机压力补偿分流系统原理对扶蔗系统，由阀芯受力平衡条件：PPA+PL1A=PmaxA+PC1A不妨假定Pmax=PL1，则PP=PC1即油液经过压力补偿阀产生的压差为PP-PC1=0，从而，操纵阀前后压差为ΔP1=PC1-PL1=PP-Pmax对砍蔗系统，由阀芯受力平衡条件：PPA+PL2A=PmaxA+PC2APP-PC2=Pmax-PL2即油液经过压力补偿阀产生的压差为Pmax-PL2，此

7、差值恰好补偿了两系统的负载压力之差（PL1-PL2=Pmax-PL2）。操纵阀前后压差为ΔP2=PC2-PL2=PP-Pmax=ΔP1这表明，由于压力补偿阀的补偿作用，所有操纵阀前后压差ΔP相等，与负载大小无关。从而，流过两操纵阀的流量分别为：Q1=K1=K1Q2=K2=K2由此可见，流过两操纵阀的流量仅取决于两阀杆的行程，与负载大小无关。当甘蔗联合收割机的断尾马达、输送马达及割台升降油缸等液压子系统同时动作时，则液压泵将自动按各阀杆的行程比例分配去各子系统的流量，而不会出现低负载过快、高负载变慢甚至停止的现象。当流量饱和时，流过各联操纵阀的流量

8、都会相应减少，但去各子系统的流量仍然与各阀杆的行程成比例，这样就保证了甘蔗收割机各个执行元件之间始终能够相互协调作业。3甘蔗收割机分流系