【正文】 ................................. (11) 液壓泵型號(hào)的確定 .................................................................................. (12) 小結(jié) ......................................................................................................... (12) 6 其他閥類元件的選擇 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 IV 閥類元件選擇概述 ......................................................................... (13) 電磁換向閥的型號(hào)與參數(shù)的確定 ................................................. (13) 電磁調(diào)速閥的型號(hào)與參數(shù)的確定 ................................................. (14) 減壓閥的型號(hào)與參數(shù)的確定 ......................................................... (14) 小結(jié) ................................................................................................ (14) 7 方案在 MATLAB 中的仿真 關(guān)于液壓在 MATLAB 中仿真的概述 .............................................. (15) 載重模型的確定 ................................................................................ (15) 液壓系統(tǒng)模塊的建立 ........................................................................ (17) 液壓動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的建立 .................................................................... (19) 液壓缸（帶負(fù)載的情況）傳遞函數(shù)的確定 .................................... (20) 電液比例調(diào)速閥傳遞函數(shù)的確定 .................................................... (22) 液壓數(shù)學(xué)模型的建立 ........................................................................ (23) 小結(jié) ................................................................................................... (24) 8 仿真結(jié)果的分析 仿真結(jié)果分析概述 ........................................................................... (25) 仿真結(jié)果分析 .................................................................................. (25) 系統(tǒng)可行性分析 ............................................................................... (31) 小結(jié) .................................................................................................. (32) 9 結(jié)論與展望 本文總結(jié) .......................................................................................... (32) 將來(lái)展望 .......................................................................................... (33) 致 謝 ................................................................................................. (34) 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. (35) 附 錄 1 1 1 緒 論 本課題的來(lái)源、目的及意義 本課題研究的來(lái)源 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。本人完全意識(shí)到，本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名：胡亮 日期： 2021 年 5 月 23 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。但是在使用多缸時(shí)，就存在同步控制問(wèn)題。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來(lái)的要求。液壓行業(yè)發(fā)展步伐加快，自主化水平明顯提高，已成為世界液壓產(chǎn)品的制造大國(guó)之一。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)， 2021 年國(guó)內(nèi)液壓產(chǎn)品進(jìn)口額約為 21 億美元。 各詳細(xì)方案的介紹 多油泵無(wú)反饋式多缸液壓同步系統(tǒng) 該液壓系統(tǒng)的控制方式是每個(gè)定量泵控制一個(gè)液壓缸。當(dāng)然各個(gè)油路都會(huì)裝有減壓閥回路，用來(lái)保證整個(gè)液壓回路的安全?？刂苹芈啡缬覉D 3 所示； 圖 3 單油泵有反饋式多缸液壓同步系統(tǒng) 該液壓系統(tǒng)采用的依然是一個(gè)油泵為三個(gè)液壓缸輸油的方式。其次，方案三與方案四相比，因?yàn)榉桨? 圖 5 四相比增加了反饋環(huán)節(jié)，在成本方面肯定會(huì)高一寫； 方案的可行性 誠(chéng)然，這一點(diǎn)是我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)。其次，考慮到整個(gè)回路的經(jīng)濟(jì)性和復(fù)雜性，甚至可以結(jié)合實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，很明顯方案四才是我們最佳的選擇。（注：參考車型使用的是復(fù)合缸，本課題使用的是 二級(jí)液壓缸，力臂受限，初步將舉升角調(diào)為 50176。 對(duì)于液壓缸的設(shè)計(jì)，類型選擇的是單活塞雙作用液壓缸，其參數(shù)的確定，這里采用的是迭代法。 AB 是液壓缸沒(méi)有伸出時(shí)的原長(zhǎng)， AB2 是液壓缸伸出最長(zhǎng)時(shí)的長(zhǎng)度，當(dāng)然這是由所選用的油缸規(guī)格決定的。 液壓缸參數(shù)的確定 經(jīng) Excel 優(yōu)化的值，就相當(dāng)于確定了液壓缸在車廂底部的位置，此時(shí)我們就可以利用整個(gè)車廂受力平衡理論來(lái)計(jì)算。最大許用拉力 KNF ? 。當(dāng)然因?yàn)楣ぷ髫?fù)載遠(yuǎn)大于慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載，所以慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載可以忽略不計(jì)。 液壓泵類型的確定 要選擇合理的液壓泵，首先應(yīng)該選擇一個(gè)合理的型號(hào)，應(yīng)選用能適應(yīng)執(zhí)行元件所要求的壓力發(fā)生回路的泵，同時(shí)應(yīng)充分考慮其可靠性、壽命、維護(hù)性等以便所選的泵能夠長(zhǎng)期運(yùn)行。葉 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 12 片泵與柱塞泵的區(qū)別具體如表 2所示： 葉片泵 柱塞泵 單作用 雙作用 軸向 徑向式 閥配油 斜盤式 斜軸式 壓力范圍/MPa 低壓型 中高壓型 ? ? ? ? 排量范圍mL/r 1320 5480 162500 420? 轉(zhuǎn)速范圍r/min 5002021 5004000 6006000 6006000 7004000 1800? 功率質(zhì)量比kw/kg 小 中 大 中 大 小 大 容積效率 % 5892 8094 8893 8893 8090 9095 總效率 % 5481 6582 8188 8188 8183 8386 自吸能力 中 差 變量能力 能 不能 好 噪聲 中 大 價(jià)格 中 中低 高 表 2 因?yàn)檐囉靡簤罕枚嗍嵌勘?，結(jié)合上述表中的參數(shù)，確定使用葉片泵，且使用雙作 用類型。因此在選擇換向閥時(shí)，只需要考慮其壓強(qiáng)和流量符合整個(gè)油路變化就行。具體的型號(hào)和參數(shù)如下： 型號(hào)： FHHT06B1 其中 F使用磷酸脂工作液時(shí)標(biāo)注； HHHH 型壓力控制閥； T管式； 06通徑代號(hào)（ 20mm）； B調(diào)壓范圍： ； 1調(diào)壓閥型式：內(nèi)部先導(dǎo)，內(nèi)部泄油 技術(shù)規(guī)格見(jiàn)表 7： 通徑代號(hào) 通徑 /mm 最高工作壓力 MPa 最大流量 L/min 06 20 21 125 質(zhì)量 kg HT HG HCT HCG 表 7 7 5 3 。反之，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，相差的數(shù)值超出了允許的范圍，那就說(shuō)明這種液壓與控制系統(tǒng)不能保證液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)，將不予采用。 那么這種情況下，油液的壓縮系數(shù)為： ???? E? 。對(duì)于這種研究方法，采用的是用數(shù)學(xué)模型的方法進(jìn)行的。 當(dāng)存在外部負(fù)載時(shí)，就相當(dāng)于對(duì)液壓缸的傳遞函數(shù)連接上一個(gè)附加傳遞函數(shù)，設(shè)為 )1()( )()( STKSF sQsF FFZFQF ??? 式中： )(sFQF —— 一個(gè)比例微分環(huán)節(jié)； FQ —— 由外部負(fù)載 zF 引起的流量效應(yīng)； Fk 和 FT 分別是干擾傳遞函數(shù)中的放大系數(shù)和微 分時(shí)間常數(shù)。 （ 3）先導(dǎo)閥力平衡方程 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 23 dtdxkxkxkdtdxBdt xdmF vsyvfyvwyvvvvme ????? 22 （ 3） 其中： vm —— 閥芯重量； vB —— 速度阻尼系數(shù)； wyk —— 穩(wěn)態(tài)液壓力剛度； fyk —— 反饋彈簧剛度； syk —— 瞬態(tài)液壓力剛度。因?yàn)樨?fù)載相當(dāng)于一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，所以它的信號(hào)是一個(gè)波動(dòng)信號(hào)，且由上面的液壓缸附加的傳遞函數(shù)形式，可以選擇使用 PID（比例 積分 微分）控制器。 最后，對(duì)已經(jīng)確定的數(shù)學(xué)仿真模型進(jìn)行仿真模型，觀察其示波器顯示的結(jié)果， 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 25 得出相應(yīng)的可行性結(jié)論。 PID（比例 積分 微分）控制器是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、 積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。iT —— 積分時(shí)間常數(shù)； DT —— 微分時(shí)間常數(shù)。 仿真結(jié)果的分析主要是分析在它的系統(tǒng)回路上所安裝的示波器所顯示的波動(dòng)圖形，利用這個(gè)波動(dòng)圖像來(lái)確定液壓缸的運(yùn)動(dòng)方式，進(jìn)而通過(guò)與反饋信號(hào)的比較，分析出液壓缸是朝著誤差減小的方向還是誤差增大的方向運(yùn)動(dòng)。 本部分主要講述的是所確定的方案在 MATLAB 中的仿真，從而驗(yàn)證方案的可行性。 將式（ 4）、（ 5）進(jìn)行拉氏變換，消去中間變量 )(sxv ，得出電液比例調(diào)速閥的傳遞函數(shù) ： LsR kksU sQsG Qifgf ??? )( )()( 其中，由前面所選的調(diào)速閥的參數(shù)得： ；一般為 z1510,12。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計(jì)） 論 文 22 綜合液容： 1320 ?? ??????? ?kSlVC； 由前面確定的液壓缸的型號(hào)可知，所選液壓缸的質(zhì)量： kgm ? ； 時(shí)間常數(shù)： sSbZ mCT VM ) (2 )(2 422 ???? ???? ?； 阻尼比： ) ()2(21 ???????? CZmbTa vMM。 構(gòu)建動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖時(shí)，先要清楚閉環(huán)控制回路是在液壓回路的那一部分，這里的控制回路是液壓缸中的位移傳感器檢測(cè)到的位移信號(hào) ，與基準(zhǔn)缸的位移控制信號(hào)相比較，從而做出相應(yīng)的調(diào)整，發(fā)出合適的控制信號(hào)作用于調(diào)速閥，