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1、学兔兔www.xuetutu.com第7卷第4期中 国 工 程 机 械 学 报Vol.7No.42009年12月CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERYDec.2009油气防后倾缸数学模型和仿真王 欣,宋院归,高顺德(大连理工大学机械工程学院,辽宁大连 116024)摘要:以履带起重机塔式副臂的油气防后倾缸为例,详细分析油气防后倾缸的原理,根据其工作过程,建立油气防后倾缸输出力的数学模型,通过软件仿真得出其压缩过程中的动态特性曲线,分析不同参数对其输出力的影响,并通过比较,得到对其输出力
2、影响最大的参数.关键词:油气防后倾缸;数学模型;软件仿真;动态特性曲线;输出力中图分类号:TH213.7 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2009)04-0441-04Mathematicalmodelingandsimulationonhydro2pneumaticback2stoppingcylinderWANGXin,SONGYuan2gui,GAOShun2de(SchoolofMechanicalEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dali
3、an116024,China)Abstract:Pertainingtoacasestudyontheflyjibofcrawlercranes,theprinciplesofhydro2hydraulicback2stoppingcylinderareanalyzed.Basedontheworkingprocess,amathematicmodelisestablishedintermsofoutputforces.Throughthesoftwaresimulation,adynamicpropertycurvei
4、sobtained.Byanalyzingandcomparingtheparametricimpactsuponoutputforces,themostcriticalparameterisidentified.Keywords:hydro2pneumaticback2stoppingcylinder;mathematicmodel;softwaresimulation;dynamicpropertycurve;outputforce 履带起重机在突然卸载情况下,由于变幅系统和臂架的弹性作用,极易发生后倾事故.为此在
5、总体设计时,要为整机设置防后倾装置,在突然卸载等特殊工况下,起着防止臂架向后倾倒、减少臂架振动的作用[1].由于防后倾装置在臂架达到最大仰角之前,已经接触到了臂架,对臂架一直存在作用力,因此导致了臂架在正常工作范围中,产生了一定的负力矩作用.如何使得防后倾装置在臂架突然卸载的情况下能可靠[2]地保护臂架,而在臂架正常工作范围中能减少对臂架的负力矩作用,一直是行业内研究的热点话题.塔式副臂防后倾装置是一种特殊结构的液压缸———油气防后倾缸,在液压缸内部充了一定体积的气体,通过气体的膨胀作用,实现液压缸的伸缩,从而输出作用力
6、,对臂架进行保护.本文以油气防后倾缸为例,考虑刚度非线性,建立其数学模型,得出输出特性的动态曲线,分析影响油气防后倾缸输出力的主要因素,为油气防后倾缸的设计提供参考.1 油气防后倾缸的结构形式和工作原理[3]塔式副臂油气防后倾缸的结构形式如图1所示,主要由缸筒、活塞组件、浮动活塞、活塞杆组成,其中,活塞组件在缸筒内部移动,浮动活塞在活塞杆内部移动.伸张腔B的液压油和气腔C中的氮气被浮动活塞分开,伸张腔B的液压油和压缩腔A的液压油通过活塞组件上的阻尼孔来回交换.油气防后倾缸的工作者简介王 欣:(1972-),女,副教授,工
7、学博士.Email:wangbd212x@631.com©学兔兔www.xuetutu.com244中 国 工 程 机 械 学 报第7卷 作过程为:在初始状态下,由于气体的作用,整个装置处于全伸的状态,当臂架向后变幅,压缩活塞杆的时候,压缩腔A的液压油被迫通过活塞组件上的阻尼孔流入伸张腔B,压缩气体,从而输出作用力对臂架进行保护;当臂架向前变幅的时候,由于气体体积的膨胀作用,伸张腔B的液压油通过阻尼孔回到压缩腔A中,由于气体的压力,对臂架图1 油气防后倾缸的物理模型有负力矩的作用.Fig.1Physicalmodelof
8、thehydro2pneumaticback2stopcylinder2 数学模型的建立本文讨论油气防后倾缸被压缩的过程中,其结构参数和工作参数对活塞杆输出力的影响.设油气防后倾缸压缩行程x为正,如图1所示.由于塔式副臂变幅的速度很慢,对油气防后倾缸建立数学模型时,根据其实际工作条件,排除主要因素的影响,做出如下假设
