【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 —推力、流量—速度關(guān)系求出，并取能滿足全部條件的結(jié)果。a. 按壓力—推力關(guān)系表22執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)~回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)~回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)~用補(bǔ)油泵的閉式回路~回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械~3回油路較短且直接回油可忽略不計(jì)系統(tǒng)最大壓力為P1=19MPa，即不計(jì)進(jìn)油路壓力損失，進(jìn)油腔壓力為19 Mpa。根據(jù)表22可知，~3MPa，這里由于回油路相對(duì)比較簡(jiǎn)單，回油壓力近似取為P2=。 所以： (5) (6)b. 按流量—速度關(guān)系系統(tǒng)最大流量為Q=60L/min，即不計(jì)泄漏情況下，進(jìn)油腔最大流量為60 L/min。 (7)綜合上述分析可知，變幅液壓缸內(nèi)徑應(yīng)選74，活塞桿直徑選45。根據(jù)表23進(jìn)行圓整，液壓缸內(nèi)徑為D=63；活塞桿外徑，圓整為d=40。表23 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑系列（摘自GB/T 2348—1993） 液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸系列： mm 液壓缸的活塞桿外徑尺寸系列： mm4. 回路元件選擇系統(tǒng)最高工作壓力為19MPa，液壓泵額定最高壓力為21MPa，所以可以選取額定壓力大于或等于21MPa的各種元件，其流量按實(shí)際情況分別選擇。表24 變幅回路元件列表序號(hào)元件名稱估計(jì)通過(guò)流量L/min最大流量L/min額定壓力MPa型號(hào)、規(guī)格1安全閥60330~63DBDA1/2G2三位四通閥6050021DMT103D60303單向平衡閥6080=DZ10DP340/210XY4節(jié)流閥30505. Flash仿真靜態(tài)特性計(jì)算公式a. 變幅速度：VB(起/落)；若已知升臂速度，則有流量： (8)逆推可得：馬達(dá)轉(zhuǎn)速： (9)若已知降臂速度，則有流量： (10)逆推可得：馬達(dá)轉(zhuǎn)速： (11)b. 忽略起重臂自重，變幅缸負(fù)載大小范圍為5~。系統(tǒng)壓力： (12)根據(jù)系統(tǒng)壓力可以計(jì)算系統(tǒng)的泄漏特性，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)提供參數(shù)可知，所以系統(tǒng)泄漏量6. 液壓缸動(dòng)態(tài)特性分析隨著現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展，對(duì)液壓系統(tǒng)僅僅做靜態(tài)特性分析和設(shè)計(jì)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。液壓系統(tǒng)在工作時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)突然卸載、換向閥突然換向等問(wèn)題，再加上來(lái)自系統(tǒng)外部及內(nèi)部的干擾，所有這些因素都會(huì)破壞系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的原平衡狀態(tài)而使系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此, 對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析顯得尤為重要。本小節(jié)，考慮到工作量與時(shí)間的沖突，筆者擬對(duì)變幅回路中的液壓缸進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。液壓缸在輸入流量不變、負(fù)載發(fā)生變化，或負(fù)載不變、輸入流量發(fā)生變化時(shí)，活塞或缸筒的運(yùn)動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)加速或減速的瞬態(tài)過(guò)程。液壓缸的動(dòng)態(tài)分析就是對(duì)瞬態(tài)過(guò)程中的這些變化關(guān)系進(jìn)行分析。液壓缸上總是邊著油管的，因此在分析液壓缸的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，要使用如圖24所示的簡(jiǎn)圖。為了簡(jiǎn)化分析，假定液壓缸回油腔直通油箱，而且進(jìn)油管較短，只需考慮其容積的影響。圖24液壓缸簡(jiǎn)圖活塞上的受力方程為： (13)式中：A——活塞有效工作面積； P——液壓缸工作腔壓力； M——液壓缸所驅(qū)動(dòng)的工作部件質(zhì)量； V起——活塞移動(dòng)速度； B——粘性阻尼系數(shù)； FL——外負(fù)載力。液壓缸工作腔的流量連續(xù)方程為： (14)式中：k——液壓缸工作腔的泄漏系數(shù)； V——液壓缸工作腔和進(jìn)油管內(nèi)的油液體積； K——油液的體積模量。上兩式取增量，經(jīng)拉氏變換后整理得 (15) (16)由以上兩式可作出帶管道的液壓缸的方框圖，并綜合成下式圖25 變幅液壓缸的方框圖 (17)外負(fù)載FL恒定（即FL(s)=0）時(shí)的液壓缸傳遞函數(shù)為 (18)輸入流量q恒定（即q(s)=0）時(shí)液壓缸的傳遞函數(shù)為 (19)其中和分別代表液壓缸的固有角頻率和阻尼比，其表達(dá)式為： (20) (21)由以上的公式可以看出變幅液壓缸可以簡(jiǎn)化成一個(gè)二階系統(tǒng)，它的特征方程式中的系數(shù)都是正值，因此一般來(lái)說(shuō)它是能夠穩(wěn)定工作的。這里分析液壓缸起動(dòng)時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)特性，液壓缸起動(dòng)時(shí)，負(fù)載恒定，輸入流量變化。此時(shí)，如果對(duì)液壓缸輸入一階躍流量，即，其中為常量，于是有： (22)經(jīng)過(guò)反拉氏變換得到： (23)由此可知，速度圍繞在穩(wěn)態(tài)值=上下波動(dòng)，并逐漸衰減趨向于穩(wěn)態(tài)值。阻尼比越大，則波動(dòng)越小。 吊臂起升機(jī)構(gòu)回路1. 起升速度起升速度是指額定載荷下起重吊鉤上升和下降的速度，單位為m/min。一般為2~15m/min。起重的起升速度與起升機(jī)構(gòu)的卷?yè)P(yáng)牽引速度和吊鉤滑輪組的倍率有關(guān)。一般表示起升速度參數(shù)，要注明繩數(shù)。這里分析過(guò)程中假設(shè)起升速度為=6m/min，繩數(shù)為單繩。卷?yè)P(yáng)筒取直徑為D=300mm。2. 液壓馬達(dá)工況分析 根據(jù)系統(tǒng)工作特點(diǎn)，選用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)，內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)是一種多作用低速大扭矩液壓馬達(dá)，具有尺寸小、重量輕、扭矩脈動(dòng)小，徑向力平衡、起動(dòng)效率高，并能在很低的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。在選用低速大扭矩液壓馬達(dá)的情況下，可直接與卷?yè)P(yáng)筒連接。要正常工作，液壓馬達(dá)需要提供的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速如下：液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩： (24)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速： (25)3. 液壓馬達(dá)型號(hào)選擇不計(jì)進(jìn)油路壓力損失及泄漏，可知進(jìn)油腔最大壓力為19MPa，流量為60L/min。由上述陳述可知，液壓馬達(dá)的進(jìn)、回油腔壓差，輸出轉(zhuǎn)矩，輸入流量和輸出轉(zhuǎn)速均為已知。所以液壓馬達(dá)的排量可分別根據(jù)進(jìn)、回油腔壓差—輸出轉(zhuǎn)矩、輸入流量—輸出轉(zhuǎn)速關(guān)系求出，并取能滿足全部條件的結(jié)果。不計(jì)容積效率和機(jī)械效率情況下：a. 進(jìn)、回油腔壓差—輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)、回油腔壓差為，輸出幾何轉(zhuǎn)矩為T=12000。所以，液壓馬達(dá)的幾何排量為： (26)b. 輸入流量—輸出轉(zhuǎn)速輸入流量為60L/min。所以，液壓馬達(dá)的幾何排量： (27)綜合上述分析，~，考慮到計(jì)算過(guò)程中忽略了容積效率和機(jī)械效率，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以選擇MA141型內(nèi)曲線馬達(dá)。其參數(shù)如下表：表25 MA141型內(nèi)曲線馬達(dá)技術(shù)參數(shù)馬達(dá)型號(hào)排量/（L/r）轉(zhuǎn)速范圍/（r/min）最大工作壓力/（MPa）單位壓力扭矩/（/MPa）MA1410~503514104. 回路元件型號(hào)選擇系統(tǒng)最高工作壓力為19MPa，液壓泵額定最高壓力為21MPa，所以可以選取額定壓力大于或等于21MPa的各種元件，其流量按實(shí)際情況分別選擇。表24 起升回路元件列表序號(hào)元件名稱估計(jì)通過(guò)流量L/min最大流量L/min額定壓力MPa型號(hào)、規(guī)格1安全閥60330~63DBDA1/2G2三位四通閥6050021DMT103D60303單向平衡閥6080=DZ10DP340/210XY4節(jié)流閥30505單向節(jié)流閥30505. Flash仿真靜態(tài)特性計(jì)算公式a. 升降速度：6m/min即若已知升降速度，則有： (28)逆推可得： (29)液壓泵轉(zhuǎn)速： (30)b. 忽略釣鉤自重，回路負(fù)載F大小范圍為0~80KN進(jìn)、回油腔壓差：(31)系統(tǒng)壓力 (32)6. 液壓馬達(dá)動(dòng)態(tài)分析圖26升降回路工作簡(jiǎn)化原理圖圖26所示為升降回路中泵定量馬達(dá)回路簡(jiǎn)化原理圖。由定量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)。當(dāng)通過(guò)油門來(lái)改變泵的流量或馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，由于油液的壓縮性、負(fù)載的慣性和阻尼等因素的影響，會(huì)使回路內(nèi)各處的壓力和流量發(fā)生瞬時(shí)變化，使液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速出現(xiàn)加速或減速的瞬態(tài)過(guò)程。液壓馬達(dá)軸上的轉(zhuǎn)矩平衡方程為： (33)式中：——馬達(dá)排量和角速度； ——回路進(jìn)油管壓力和背壓；——折算到馬達(dá)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；——粘性阻尼系數(shù)；——外負(fù)載轉(zhuǎn)矩?；芈犯邏汗苈返牧髁窟B續(xù)性方程為： (34)式中：——泵的排量和角速度；——回路的泄漏系數(shù)；——高壓油路和油腔內(nèi)油液的體積；——油液的體積模量。上兩式取增量，經(jīng)拉氏變換后整理得 (35) (36)由上兩式可以作出升降回路泵定量馬達(dá)回路的方框圖，并綜合成下式。+圖27 升降回路泵定量馬達(dá)回路方框圖 (37)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL恒定（即TL(s)=0）時(shí)以定量泵角速度為輸入量的傳遞函數(shù)為 (38)輸入流量恒定（即=0）時(shí)以負(fù)載轉(zhuǎn)矩為輸入量的傳遞函數(shù)為 (39)其中和分別代表液壓回路元件的固有角頻率和阻尼比，其表達(dá)式為： (40) (41)由以上的公式可以看出變幅液壓缸可以簡(jiǎn)化成一個(gè)二階系統(tǒng)，它的特征方程式中的系數(shù)都是正值，因此一般來(lái)說(shuō)它是能夠穩(wěn)定工作的。這里分析液壓馬達(dá)開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)特性，液壓馬達(dá)起動(dòng)時(shí)，負(fù)載恒定，輸入流量變化。此時(shí)，如果對(duì)液壓缸輸入一階躍流量，即，其中為常量，于是有： (42)經(jīng)過(guò)反拉氏變換得到： (43)由此可知，液壓馬達(dá)角速度速度圍繞在穩(wěn)態(tài)值上下波動(dòng)，并逐漸衰減趨向于穩(wěn)態(tài)值。阻尼比越大，則波動(dòng)越小。第三章 Q28汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)Flash仿真 Adobe Flash簡(jiǎn)介Flash是Macromedia公司開