【正文】 用 LHM液壓油，以精煉礦油為基 礎(chǔ)油，并加以多種添加劑，具有良好的抗磨性、潤(rùn)滑性、防銹抗氧化性，適用于低、中、高壓液壓系統(tǒng)。 上面所建立的液壓系統(tǒng)模塊圖是提供整個(gè)液壓系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，從分析的角度，我選擇從極限位置考慮問題，這樣可 以使研究更加簡(jiǎn)單。 sK RK )(sfG Qk 2221 STSTakMMMM ?? S1 )1( STk FF ? w x F FQ z 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 21 )1( 1 PVM RZSK ?? )(2 2SbZ mCT vM ?? )2(21 CZmbTa vMM ?? K SlVC 210 ?? 式中： PR —— 缸的液阻，2SbRP?。 39 20000 ???? VF ZCT 所以因?yàn)樨?fù)載的存在，加在液壓缸上的附加傳遞函數(shù)為： )3 9 2 0 01(0 1 5 )( ssF QF ?? 經(jīng)分析求解得在負(fù)載不為零的情況下，液壓缸的主控傳遞函數(shù)和附加傳遞函數(shù)，具體求解步驟如上所述。在根據(jù)各個(gè)液壓元件的數(shù)學(xué)模型確立了各自的傳遞函數(shù)后，我們利用這些傳遞函數(shù)在 MATLAB的建模環(huán)境中構(gòu)建液壓控制的數(shù)學(xué)模型。 再次，經(jīng)分析得出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在前面的分析中，已經(jīng)求的負(fù)載的各個(gè)方面參數(shù)，負(fù)載在舉升過程中，其會(huì)因液壓缸活塞桿和液壓油的彈性系數(shù)的存在而出現(xiàn)彈性振動(dòng)現(xiàn)象。其相關(guān)參數(shù)在液壓缸傳遞函數(shù)的求解中已經(jīng)求的。然后對(duì)收集到的圖像進(jìn)行分析，或是自身趨勢(shì)觀察，或是相互之間的比較，最終得出相關(guān) 的結(jié)論。 其次，確定一個(gè)可行的研究方案。根據(jù)上述分析并參閱《液壓系統(tǒng)現(xiàn)代建模方法》知， ?QRs kkk ，從而得電液比例調(diào)速閥的傳遞函數(shù)： ssGf 5 9 )( ?? 對(duì)于液壓系統(tǒng)模型的仿真，因?yàn)閺南到y(tǒng)角度去分析很麻煩，而且很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以這里選擇從局部去 考慮。 4 4 6 5 2 ????MM Ta 。具體動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下圖 12 所示 。在每個(gè)液壓模塊上都有相應(yīng)的接線口，將鼠標(biāo)指到接線口位置，按住鼠標(biāo)右鍵不放，移動(dòng)鼠標(biāo)到另外一個(gè)液壓模塊的接線口位置，松開鼠標(biāo)，就可將這兩個(gè)液壓元件連在一起，依次類推，便可連接一套完整的液壓仿真模塊系統(tǒng)。 活塞桿 查閱 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，活塞桿的材料大多用 C45 鋼，表面鍍硬鉻。若是用實(shí)物會(huì)增加研究成本，而且對(duì)于現(xiàn)有的條件，也不太可能，所以用實(shí)物研究分析的方案行不通。同樣其只要滿足回路中壓強(qiáng)和流量的要求即可。本課題主要的目的是實(shí)現(xiàn)多缸的同步控制，電磁換向閥主要是控制換向，壓力控制閥主要是在回路中保證整個(gè)液壓回路的安全，它們只要符合要求即可，在本次研究中不做過多說明與研究。若系統(tǒng)壓力為低壓狀態(tài)（ ）時(shí) ,一般選用齒輪泵；在中壓（ ）狀態(tài)時(shí)，可選用中壓葉片泵及齒輪泵；在中高壓（ 816MPa）時(shí)，一般選用高壓葉片泵及柱塞泵；當(dāng)壓力大于 32MPa 時(shí)，一般選用柱塞泵； （ 2） 液壓泵的轉(zhuǎn)速隨主機(jī)條件而定：其中工程機(jī)械、起重機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等，則多用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為 15002500r/min，系統(tǒng)可用油門或液壓調(diào)速； （ 3） 噪聲：對(duì)于車輛用泵，噪聲要求可以放寬一些； （ 4） 自吸性 能：定量泵自吸能力較好，變量泵自吸能力差 。液壓泵的設(shè)計(jì)對(duì)保證整個(gè)液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著重要的作用。 i n。 （ 3） 其中 ?sin|||| ?? OBOC ； GOAq ?? || 所以可以求得 F 值，因?yàn)橐簤焊椎膫€(gè)數(shù)是 3，在理想情況下，認(rèn)為 3個(gè)缸是均布受力的，所以每個(gè)缸要承受的力是 F/ F/3 是否大于所選定的液壓缸的最大許用力。由圖形可知， ?OB 中的 ?B是 B點(diǎn)本身， ?OB 中的 ?B 是 B1 點(diǎn)。這種方法雖然能用，但費(fèi)力，隨意性大，大多數(shù)情況下僅滿足要求，未能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，特別是最初開始舉升時(shí)，阻力最大，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)油壓偏高，影響使用壽命；且能耗大，不經(jīng)濟(jì)。 因此 ,最終選擇的是液壓缸應(yīng)頂起尺寸為 7200x2300x1100(mm）、重達(dá) 17t的車廂，并且要頂起的舉升角是 50176。 課題要求的參數(shù) 根據(jù)本課題的需要，所涉及的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下： （ 1） 汽車的載重量一般在 10t 以上； （ 2） 已達(dá)到汽車的翻轉(zhuǎn)速度是 3m/min（ ）以上； （ 3） 液壓缸的同步精度應(yīng)達(dá)到 %以上。其次對(duì)于方案二和方案四，它們都有反饋回路，這樣就可以保證液壓缸的流量時(shí)時(shí)刻刻的處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，能夠更好的在規(guī)定的精度范圍內(nèi)保證液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)。我們依舊是選擇其中一個(gè)缸為基準(zhǔn)缸，另外兩個(gè)缸都是根據(jù)基準(zhǔn)缸的運(yùn)動(dòng)調(diào)整自己的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其中某個(gè)缸運(yùn)動(dòng)的過快（或過慢），其油路上的流量傳感器或是活塞頂端的位移傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，通過與基準(zhǔn)缸上的數(shù)據(jù)比較，從而決定自己是快還是慢了，竟而輸出相應(yīng)的控制信 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 5 號(hào)來 調(diào)節(jié)相應(yīng)回路上的電磁比例調(diào)速閥開口的大小，達(dá)到保證各個(gè)缸輸入的流量相等或是各個(gè)缸移動(dòng)的位移量相同的目的。當(dāng)然此處是三個(gè)液壓缸的情況，我們應(yīng)該用兩個(gè)分流閥，從而保證了輸入三個(gè)液壓缸的流量相同，達(dá)到三缸同步的作用。各個(gè)油路都是保持開環(huán)狀態(tài)。 本課題研究的主要內(nèi)容 確定比較合理的液壓系統(tǒng) 方案； 進(jìn)行總體參數(shù)的設(shè)定； 液壓元件型號(hào)與參數(shù)的確定； 在 MATLAB 軟件環(huán)境下建模與仿真； 對(duì)仿真得到的結(jié)果進(jìn)行分析，確定方案的可行性； 撰寫論文。 2）形成了多種成分并存的產(chǎn)業(yè)架構(gòu) 經(jīng)過數(shù)輪的重組、改制、兼并以及境外資金的進(jìn)入，中國(guó)液壓行業(yè)已形成了國(guó)有企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、三資企業(yè)三足鼎立的格局。盡管，以其他傳動(dòng)方式取代液壓傳動(dòng)的研究從未停止過，但到目前為止，像數(shù)碼產(chǎn)品在攝影領(lǐng)域完全取代膠片的“顛覆性革命”，在液壓領(lǐng)域還沒有出現(xiàn)。 基于上述原因，對(duì) 液壓油缸的同步問題的研究已勢(shì)在必行。 （請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”） 學(xué)位論文作者簽名：胡亮 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 2021 年 5 月 23 日 日期： 年 月 日 本論文屬于 √ I 【 摘要 】 汽車液壓多缸自卸系統(tǒng)是應(yīng)用在中大型工程自卸汽車上的車廂自動(dòng)翻斗卸貨系統(tǒng)，因載重量大（一般大于 10 噸），所以一般要用兩個(gè)以上的液壓缸作為動(dòng)力。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 課題名稱 自卸系統(tǒng)液壓多缸同步電液控制研究 課題來源 生產(chǎn)實(shí)際 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) T8134 學(xué) 號(hào) 20210130704 學(xué)生姓名 胡亮 指導(dǎo)教師 趙國(guó)華 完成日期 2021 年 5 月 23 日 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 不保密□。 本課題研究的意義 基于某 公司出現(xiàn)的中大型工程自卸車的車廂自動(dòng)翻斗卸貨系統(tǒng)不同步現(xiàn)象 ，通過指導(dǎo)老師介紹存在如下主要問題： 該公司生產(chǎn)的自卸液壓油路系統(tǒng)過于簡(jiǎn)單，以至于都不能滿足于基本的補(bǔ)償功能； 該公司生產(chǎn)的自卸液壓油路系統(tǒng)只是單一的供油系統(tǒng)，無反饋系統(tǒng)； 該公司生產(chǎn)的自卸液壓油路系統(tǒng)控制的油缸不同步現(xiàn)象嚴(yán)重，遠(yuǎn)超出了規(guī)定的誤差范圍，有時(shí)載重量大的情況下，會(huì)造成車廂發(fā)生變形 ,甚至導(dǎo)致車廂體的斷裂。 現(xiàn)代 液壓技術(shù)既源于傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)，又融合了控制理論、精密制造、新材料、自動(dòng)化和智能化的檢測(cè)、傳感器以及信息技術(shù)等，其產(chǎn)品和系統(tǒng)通常體現(xiàn)為多種技術(shù)的融合與系統(tǒng)集成。取得這樣的成績(jī)，一方面是基于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的迅猛增 長(zhǎng)；另一方面是得益于國(guó)內(nèi)液壓產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能的快速提高，在國(guó)際市場(chǎng)中低端產(chǎn)品領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)中取得了優(yōu)勢(shì)。 目前，國(guó)內(nèi)液壓市場(chǎng)的份額構(gòu)成，在自主的 65%份額中，有 10%出口。另外在各回路上加上減壓閥，來保證回路的安全。油泵還是采用汽車普遍使用的定量泵，然后在回路上使用分流閥將油平均的分配到兩個(gè)油箱中。當(dāng)然回路上的電磁換向閥是控制三個(gè)缸的總流量及液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向，回路上含有減壓閥的減壓回路是為了保證整個(gè)回路的安全運(yùn)行。首先對(duì)于方案一和方案三，因?yàn)槭菬o反饋式的，只是依靠定量泵泵出的流量和換向閥的調(diào)節(jié)來控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)，這樣的控制方式，若是考慮到液壓油泄漏問題時(shí)，它們之間的誤差將會(huì)隨著泄漏的增加而越來越大，很難保證精度。進(jìn)行一項(xiàng)設(shè)計(jì)，我們首先最基 本的要滿足規(guī)定的任務(wù)要求，其次我們的研究要有章可循，那么在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)之前我們應(yīng)該先確定一下與設(shè)計(jì)緊密相關(guān)的總體參數(shù)，便于為后續(xù)設(shè)計(jì)提供一個(gè)參照或是標(biāo)準(zhǔn)。之間））。 液壓缸鉸接位置點(diǎn)的優(yōu)化與型號(hào)的確定 傳統(tǒng)的確定自卸汽車液壓舉升機(jī)構(gòu)鉸支點(diǎn)位置的方法是根據(jù)整車的結(jié)構(gòu)參數(shù)先初定鉸支點(diǎn)的位置，再按此位置選擇合適的油缸，最后用作圖法求出各鉸接點(diǎn)的位置。當(dāng) ?OB OA時(shí)，取 ?OB ，其余取 ?OB 。 如圖 7 所示，對(duì)沿 O 點(diǎn)的力矩計(jì)算： ||||21|| OCFOAOAq ???? 。 C 2080 5011250 2? 介質(zhì)黏度 / smm/2 運(yùn)動(dòng)黏度 12513150 3? 最高運(yùn)行速度 m/s 31518000 5? 表 1 根據(jù)其已知參數(shù)，代入到上述數(shù)學(xué)模型所得到的方程的解： KNFABABmmBBOBOBmmBBmmOB。 5 液壓泵的選擇 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 11 液壓泵選擇概述 在進(jìn)行液壓缸的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)之后，就可以根據(jù)液壓缸無桿腔的壓強(qiáng)及其流量來選用合適的液壓泵元件。車輛用泵可選擇為泵額定壓力的 50%60%，以保證泵有足夠的使用壽命。在本次課題研究中，主要涉及到電磁換向閥、壓力控制閥、調(diào)速閥。普通調(diào)速閥是由節(jié)流閥和定差減壓閥串聯(lián)而成的復(fù)合閥，其中節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)通流面積，從而調(diào)節(jié)閥的通過流量；減壓閥則用于壓力補(bǔ)償，以保證節(jié)流閥前后壓差恒定，從而保證通過節(jié)流閥的流量亦即執(zhí)行元件速度的恒定。為了研究液壓系統(tǒng)的可行性，需要對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于這里的液壓系統(tǒng)，應(yīng)該確定活塞桿和液壓油的彈性系數(shù)，但是我們應(yīng)該首先知道他們的材料。具體步驟是： 進(jìn)入 MATLAB 軟件界面，點(diǎn)擊進(jìn)入 Simulink 子界面；然后點(diǎn)擊左側(cè)的simHydraulics，并新建一個(gè)界面；顯示如圖 9所示； 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 18 圖 9 在相應(yīng)的模塊中選擇合適的模塊，用鼠標(biāo)拖到新建的界面上。所以這個(gè)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)圖由調(diào)速閥、液壓缸、負(fù)載構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 得 ?MT 。45 HHzfR ??? 由阻抗： lfR ?2? ，得 ?l ； 由分析可知，電放大器的增益、電液比例調(diào)速閥的流量增益其實(shí)都是閥的相關(guān)參數(shù)，而且由圖可看出，他們之間是乘積關(guān)系。 首先，在 Simulink 中的液壓模塊中，繪出液壓系統(tǒng)模型圖，并且將相應(yīng)的模型圖中的液壓元件的參數(shù)修改為計(jì)算所得的參數(shù)，這樣就可以從整體上把握液壓系統(tǒng)的油路系統(tǒng)和控 制方案。 對(duì)于圖 13 所示的數(shù)學(xué)模型回路中，在每一個(gè)回路上均裝有示波器，點(diǎn)擊仿真開始按鈕，待界面左下角變?yōu)椤?ready”字樣時(shí)，說明整個(gè)數(shù)學(xué)模型沒有錯(cuò)誤，可以進(jìn)行仿真了，此時(shí)只需要在各個(gè)示波器圖案上雙擊鼠標(biāo)，即可顯示該示波器所收集的波動(dòng)信號(hào)。 當(dāng)然這里只包括比例系數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)，不包含積分時(shí)間常數(shù)。其振動(dòng)形 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 27 式近似如下圖 16所示： 圖 16 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 28 （ 4）前面提到關(guān)于液壓缸的傳遞函數(shù)的求解中，在負(fù)載不為零的情況下，需要加一個(gè)附加傳遞函數(shù)，這個(gè)傳遞函數(shù)表示的是一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)，所以在MATLAB 的仿真環(huán)境下使用 PID 控制器。在這里，先求出處于反饋控制回路上的液壓元件的傳遞函數(shù)，在 MATLAB 環(huán)境中，構(gòu)成系統(tǒng)的數(shù)學(xué)仿