摇摆台升沉运动液压系统设计

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2、摇摆台升沉运动液压系统设计串张瑜，王红艳，沈延康，田魁岳，鲁士军(1．天津鼎成高新技术产业有限公司；2．河北省石油化工设计院有限公司天津分公司)摘要：摇摆试验台(摇摆台)是一种高精度物理仿真设备，它可以模拟舰船在不同海况下的摇摆运动。介绍摇摆台的升沉运动液压系统的设计，对囊式蓄能器和液压缸组成的油气弹簧平衡系统和液压伺服系统进行分析。指出此系统在减小惯性冲击，降低系统驱动功率，降低成本方面的优势。关键词-摇摆台；蓄能器；平衡液压缸；液压伺服系统摇摆台是集机械、液压、电气、计算机、仪表技1运动参

3、数及受力分析术于一体的高精度物理仿真系统。它不但能在承载条件下模拟舰船在海上的摇摆运动，并可以实时精升沉运动的主要参数：确测量摇摆姿态参数，可用于船载仪器设备动态精升沉台体总质量(kg)20×10度标定及性能试验，具有纵摇、横摇和升沉三自由负载质量()4．5×10度摇摆升沉运动，结构形式采用相对简捷的串联式升沉幅值(mm)±500机械结构，如图1所示。升沉周期(S)201．1运动分析2升沉运动计算数学模型为：S=Asin(f)式中：s——升沉运动位移，mm：——升沉运动幅值，mm；卜升沉运动周期，s；——时问，s。对s求导可求得升沉运动速度：V=A×c0s()(

4、2)I．内环体2．中环体3．外环体4．升沉伺服液压缸对S二次求导可得升沉运动加速度n：5．防转装置6．底座7．导向筒8．蓄能器9．平衡液缸10．横摇伺服液压缸11．纵摇伺服液压缸。=×(孕)sin()(3)图1摇摆台整体结构图将升沉周期幅值等参数带入式(I)，(2)，(3)可升沉运动由外环体带动中环体和内环体做上得，摇摆台升沉运动在零点位置时，速度取得最大值下运动，由布置于外环体四角处的4根平衡液压缸0．157m／s，加速度取得最小值为零；在幅值最大9和布置于外环体两侧的升沉伺服液压缸4来驱处，即摇摆台运动到最高点或者最低点时，加速度取动。台体中间设置导向筒7，

5、四周设置防转装置5，得最大值am~=O．049m／s，而速度值最小为零。使台体能稳定地升沉，不发生偏移和旋转。1．2受力分析基金项目：科技中小企业技术创新基金无偿援助项目(10C26211200159)作者简介：张瑜(1982～)，男，河北承德人_r程师，学上，研究方向：液压系统设计。，--——40—。__——学兔兔www.xuetutu.com2图3液压系统原理图一41—学兔兔www.xuetutu.com_2．2油路分析由于平衡液压缸与蓄能器连接，故平衡压力即2．2．1平衡油路为蓄能器的工作压力。取台体处在最高点时，平衡液油经控制泵组26加压后，流经高压过滤

6、压力最低为p=6．1MPa，取台体处在最低点时，平衡器25、截止阀22、减压阀21、节流阀19后，进入平压力最高为p=7．6MPa。衡液压缸16和平衡蓄能器15组成的连接油路。控由于蓄能器充放液时间小于1min，按绝热过程制泵压力经电磁溢流阀24调定，平衡油路压力经(指数x=1．4)计算。取充气压力po=5MPa，则蓄能器减压阀21调定，减压阀压力调节范围较大，可适用公称容积。：于不同负载的平衡要求。另设节流阀19防止平衡Vo=而j阿49．2L‘(9)油路泄漏，节流阀20在系统更换液压油时，使平衡式中：厂一充气容积即蓄能器总容积，L；系统油液返回油箱。设压力传感

7、器l7和压力表18，p一充气压力，MPa；实时监测平衡系统压力的变化。P——最低工作压力，MPa；2．2．2伺服系统油路p厂最高工作压力，MPa。液压油经吸油过滤器2后进入恒压变量泵，泵故选用4台公称容积为63L的蓄能器较为合理：高压油再通过高压过滤器4(过滤精度≤3／zm)过249．2L<4×63L。滤后，经单向阀5进入伺服阀10，伺服阀出口分别2．3．2伺服系统分析计算与两路液控单向阀11相连，液压单向阀受电磁换由于平衡液压缸的平衡力总是竖直向上的，向阀12控制开闭。当液控单向阀打开时，压力油分且在台体处于最低点时最大，为台体及负载总重力别进入伺服液压缸的两

8、腔，伺服阀按照所接受的模G，随着台体升高而逐渐减小，当台体升到最高点时拟电信号动态改变其阀芯的开口量大小与方向，从减小到最小值，受力分析(忽略摩擦阻力的影响)如而控制经过伺服阀的油液按照给定的规律连续输图4所示，图中为伺服液压缸驱动力，‰为平，最终实现伺服液压缸推动台体升沉位置的模拟衡系统最小平衡力。量输出。蓄能器9可补充系统流量和吸收流量波动。当液控单向阀关闭时，使伺服液压缸保持台体在行程内的任意位置停驻。伺服液压缸两腔设连通电磁阀13，实现在人工装定时液压缸两腔的连通和在不起泵时台体回低位。系统压力经电磁溢流阀6调定，电磁溢流阀还可实现泵在空载时的卸荷。另设

9、压力传感器8和压力表7，