基于Matlab／Simulink的液压增力装置动态特性研究

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1、2011年3月机床与液压Mar．201l第39卷第5期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．39No．5DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．05．039基于Matlab／Simulink的液压增力装置动态特性研究姜芳，葛汉林(辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001)摘要：论述了液压增力装置的工作原理，推导出增力装置的状态方程，利用Matlab／Simulink对状态方程模型进行仿真分析。重点研究不同负载、泄漏系数对系统动态特性的影响，为提高液压增力装置的性能提供参考。关键词：

2、液压增力装置；动态特性；仿真；泄漏中图分类号：TH137．7文献标识码：A文章编号：100I一3881(201lJ5—115—3ResearchonDynamicCharacteristicsofHydraulicForce-increasingDeviceBasedonMaUab／SimulinkJIANGFang，GEHanlin(LiaoningShihuaUniversity，FushunLiaoning113001，China)Abstract：Theworkingprincipleofthehydraulic

3、force—increasingdevicewasnarrated．Basedonthemathematicmodelofforce—increasingdevicesetupbystateequation，thesimulationanalysisofstateequationmodelwasmadewithMatlab／Simulink．Theim—pactsofdifferentloadsandleakagecoefficientsonthedynamicscharacteristicsofthesystemwer

4、efocusedOil．Itprovidesreferenceforimprovingtheperformanceofhydraulicforce—increasingdevice．Keywords：Hydraulicforce—increasingdevice；Dynamiccharacteristics；Simulation；Leakage液压增力装置主要由输出缸和增压缸两部分组缸1成，其增压原理是利用活塞和柱塞有效面积的不同使液压系统中的局部区域获得高压。泄漏是增力装置最常见的问题之一。作者首先推导了液压增力装置的

5、状态方程，建立了基于Simulink的仿真模型，并对其进行了动态特性仿真分析，为提高其性能和改进设计提供参考。1液压增力装置原理图中缸1为输出缸，其右腔为增压腔，缸2为增压缸。当换向阀3电磁铁2DT通电，油口2进油，活塞杆受液压推力向左快进至工作位置，此时缸1右腔压力增高。当控制系统监测到压力达到一定值时，2DT断电，换向阀3处于中位，缸1左腔通过节流阀图1液压增力装置液压系统图5与油箱相连，右腔被液控单向阀1封闭(关闭油口2液压增力装置的数学模型2的进油)。此时换向阀4电磁铁4DT通电，增压缸根据图1对系统进行建模。建

6、模时忽略缸2右腔2上的油口4进油，开始增压行程。缸2的活塞向左泄漏，缸1右腔和缸2左腔压力较高，必须考虑其泄运动，缸1的右腔液体受到压缩，产生很高的液压漏。节流阀5作用很小，可以忽略其影响。利用流量力。因此，缸1活塞杆向左运动，并输出很大的力；和力平衡关系得到以下方程：缸1活塞杆的运动速度由缸2控制，可以以很低的速(1)输出缸1右侧流量方程(考虑泄漏)度向前运动；在增压缸2的活塞杆上安装位移传感器，考虑油液压缩和泄漏，可间接计算缸l活塞杆的挚4m一c+挚。位移。(1)收稿日期：2010—02—08作者简介：姜芳(1976

7、一)，硕士，讲师，研究方向为机电液一体化。电话：13500433601，E—mail：5o8jf@163．con。·116·机床与液压第39卷式中：D2为缸2位移；A为缸2活塞杆面积；A为缸1活塞面积；V为缸1右腔容积；P为缸1右腔m_(p：_p2：-plxA4警(12)压力；P22为缸2左腔压力；5e为油液弹性模量；C。设状态变量：为缸1右腔到缸2左腔的泄漏系数；C为缸1右腔至XI=P21；p2’；；=警；。；缸1左腔的泄漏系数；X。为缸1位移。(2)输出缸1力平衡方程=；墨d2XdX~pPIlAI=rn1____L+

8、Bpl+F(2)d由式(8)一(12)可得控制系统状态方程如式中：m为缸1活塞质量；Bpl为缸1黏性阻尼系数；下：为负载力。(3)换向阀4出油口的流量方程(CaA6耔)(13)Q：ca√(ps_p2)(3))cfA)式中：C为流量系数；A为阀4开口通流量面积；P(14)为油液密度；P为供油压力；P：。为缸2右腔压力。