针对液压油缸圆柱形缓冲装置缓冲过程仿真与参数优化研究

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1、2012年2月机床与液压Feb．2012第40卷第3期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．40No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．03．041液压油缸圆柱形缓冲装置缓冲过程仿真与参数优化研究高钦和，宋海洲(第二炮兵工程学院，陕西西安710025)摘要：研究了液压油缸缓冲装置的工作机理，建立了液压油缸圆柱形缓冲装置缓冲过程的数学模型和Simulink仿真模型；针对缓冲装置的结构参数对活塞末速度和缓冲腔最大压力的影响，建立了优化目标函数，进行了结构参数寻优。研究成果可用于液压油缸圆柱形缓冲装置的设计和结构优

2、化。关键词：液压油缸；缓冲；仿真；参数优化中图分类号：TH137．51文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)3—145—3StudyonParameterOptimizationandSimulationonBuferingProcessofHydraulicCylinderCylindricalBuferingDeviceGAOQinhe，SONGHaizhou(TheSecondArtilleryEngineeringCollege，Xi’anShaanxi710025，China)Abstract：Themathematicalmode

3、landSimulinksimulationmodelofhydrauliccylindercylindricalbuferingdeviceweresetupbasedonthestudyofbufetingmechanism．TheparametersofbufetingdevicewereoptimizedthroughestablishoptimizingfunctionaimedattheinfluencetobufetingefectOnmaximumbuferingpressureandend—speedofpiston．Theresearch

4、resultsCanbeusedinthedesignandthestructureoptimizationofcylindricalbuffetingdeviceinhydrauliccylinder．Keywords：Hydrauliccylinder；Bufer；Simulation；Parameteroptimization液压系统工作过程中的瞬时冲击压力可能高于正局部损失阶段、锐缘节流阶段和缝隙节流阶段。设油常工作压力的3—4倍，对系统的性能稳定性和工缸工作腔压力为P。，缓冲腔压力为P，排油腔压力为作可靠性产生较大影响，所以需采用必要的液压缓冲P，

5、活塞杆所受外负载力为F，活塞位移为。分别建装置来减小液压冲击的影响。作者针对液压油缸圆柱立各个缓冲阶段的力平衡方程和流量连续性方程，采形末端缓冲装置建立了数学和仿真模型，研究了结构用流量比较法确定3个阶段的过渡点。可得到式(1)参数的优化问题。所示的液压油缸末端缓冲过程的数学模型J。1缓冲过程的数学建模=p。Ao-P,IAl一，一一,l1．d2(glp1+g2pv2)如图1所示，液压油缸中活塞的端部具有圆柱形d2缓冲柱塞，缓冲柱塞的直径为d；相应地在缸套的端(A1+q17r，4告‘dpvl部具有圆柱形排油腔，排油腔的内径为d；缸套的内径为D，缓冲柱塞的长度为

6、Z；将工作腔连恒压油Op-~·dP~24x’+CdAvp源，排油腔连油箱。捧油腔缓冲腔工作腔(1)式中：m为活塞和负载折算到活塞上的总质量；A。为活塞工作腔受力面积；A．为活塞缓冲腔受力面积；卢为活塞和负载折算到活塞上的黏性阻尼系数；为油液体积弹性模量；在局部损失阶段q，=1，q=0；在锐缘节流阶段和缝隙节流阶段q=0，q=1Q¨Q。为缓冲腔流向排油腔的流量；为缓冲腔的可变容积；为排油腔的可变容积；Cdp为排油腔后图1液压油缸示意图断面突然收缩流量系数；A为排油腔回油的过流面将圆柱形缓冲装置的缓冲过程分为3个阶段，即积；P为油液密度。收稿日期：2011—01

7、—20作者简介：高钦和(1968一)，男，教授，博士生导师，研究方向为兵器发射理论与技术。E—mail：shzshzhou@126．com。·146·机床与液压第40卷2缓冲过程的仿真真模型的算法为ode23s，仿真时间设置为1s。的初根据已建立的液压油缸末端缓冲过程的数学模值为10m／s，的初值为0，缓冲柱塞离排油孔的初型，按3个阶段分别建立各个阶段的仿真模型和各阶始距离为0．03m。段之间过渡点的仿真模型，如图2所示。设置仿力缝隙节流阶段图2圆柱形缓冲装置的仿真模型对模型中的参数进行赋值，如表1所示。决定液压油缸缓冲效果好坏的指标有两个，分别表1仿真模型

8、的参数是活塞的末速度和缓冲腔的最大压力。活塞的末速度