【導(dǎo)讀】代廣泛推廣與應(yīng)用的重要基礎(chǔ)技術(shù)知識(shí)之一。系統(tǒng)仿真技術(shù)是近20年來(lái)發(fā)展的一門(mén)。新興技術(shù)學(xué)科，它是利用系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究的過(guò)程。應(yīng)用Matlab來(lái)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，以得到系統(tǒng)運(yùn)行的速度、位。的調(diào)整，這樣減少了系統(tǒng)的誤差，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn)。、收集資料，了解系統(tǒng)仿真技術(shù)的相關(guān)背景，翻譯相關(guān)的英文資料。、設(shè)計(jì)液壓電梯的液壓系統(tǒng)，完成相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算。、撰寫(xiě)畢業(yè)論文。[3]楊華勇、張健民，智能控制理論和液壓電梯，中國(guó)電梯，;層建筑中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍。液壓電梯是集機(jī)、電、液一體化的產(chǎn)品，是由多個(gè)相互。支承液壓缸為三級(jí)同步液壓缸，并設(shè)計(jì)了滿(mǎn)足條件的電梯液壓系統(tǒng)。最后結(jié)合實(shí)際的情況和一。些具體的產(chǎn)品，對(duì)液壓元件的型號(hào)和尺寸的進(jìn)行了確定。再根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合成整個(gè)大系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在建立了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型后，對(duì)液壓系。加入PID控制方法后系統(tǒng)穩(wěn)定性得到了提高，具有良好的工作性能。

　　

【正文】 當(dāng)三級(jí)活塞位移變化 3x 時(shí)，容腔 3olV 環(huán) 被壓縮了 33 xA?? ?環(huán) ，排出油液進(jìn)入容腔 2olV ，使二級(jí)活塞現(xiàn)對(duì)三級(jí)活塞產(chǎn)生位移 2/A? ，即： 2 3 2 33//x x A A x? ? ? ? ? ?環(huán)可得： 232xx? 進(jìn)一步微分可得： 232vv? 再微分可得： 232aa? 同理可得到： 133xx? 13vv? 133aa? 從以上分析可知：結(jié)構(gòu)上的近似相等的設(shè)計(jì)和被忽略的因素存在，多級(jí)同步伸縮缸不可能完全同步，一定存在同步誤差。右圖 中，缸筒 2和缸筒 3底部活塞上來(lái)補(bǔ)油，用來(lái)消除因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和被忽略因素影響而產(chǎn)生的同步誤差，在正常工作時(shí)，由于第二級(jí)的壓力明顯高于第三級(jí)壓力，此單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)。單向閥的開(kāi)啟壓力 0P 應(yīng)設(shè)計(jì)成低于第三級(jí)活塞密封件的總靜摩擦力折算的當(dāng)量壓力 fdP 。這樣系統(tǒng)壓力大于 0P 而小于 fdP 時(shí)，就開(kāi)始補(bǔ)油。 同步伸縮缸的 參數(shù)計(jì)算 在大多數(shù)電梯生產(chǎn)企業(yè)，他們的液壓電梯中的多級(jí)同步伸縮液壓缸大多形成型譜表，型譜表中規(guī)定了不同系列的三級(jí)同步伸縮液壓缸的各級(jí)活塞桿的外徑尺寸，有些還各級(jí)有缸頭尺寸，對(duì)本系統(tǒng)中同步液壓缸的設(shè)計(jì)有重要的參考價(jià)值。在設(shè)計(jì)三級(jí)同步伸縮缸時(shí)，首先根據(jù)同步原理計(jì)算相關(guān)參數(shù)，然后根據(jù)實(shí)際情況參考相關(guān)產(chǎn)品的型譜圖來(lái)選擇具體的參數(shù) [15]。 根據(jù)同步原理可得下面方程組： 1 1 2 22 2 3v A v Av A v A??? ??環(huán)3環(huán) （ 21） 方程組 21中都是相對(duì)速度而不是絕對(duì)速度 ，就是說(shuō) 1v 是柱塞桿Ⅰ相對(duì)于柱塞Ⅱ的現(xiàn)對(duì)速度， 2v 是柱塞桿Ⅱ相對(duì)于柱塞桿Ⅲ的相對(duì)速度， 3v 是柱塞桿Ⅲ相對(duì)于缸筒Ⅳ 的相對(duì)速度 [14]。簡(jiǎn)圖如圖 24，根據(jù)方程組 21可推得如下方程： 2 2 21 1 2 2 22 2 22 2 3 3 3()44()44v d v D dv D v D d????? ?????? ???? （ 22） 化簡(jiǎn)為： 221 2 2221221 2 2221v D dvdv D dvd? ????? ?? ??? （ 23） 由于各級(jí)的相對(duì)速度想等，即 1 2 3v v v??，所以得如下方程組： 222 1 2223 2 3D d dD D d? ???????? （ 24） 即等于： 222 1 22 2 23 1 2 3D d dD d d d? ????? ? ??? （ 25） 圖 24 液壓缸缸筒簡(jiǎn)圖 獲得以上公式后，可以根據(jù)電梯工作情況的要求，按照上面 的公式來(lái)計(jì)算同步液壓缸的具體尺寸，但是實(shí)際設(shè)計(jì)中由于密封件和鋼管材料規(guī)格的限制， id 和 iD 不可能取得計(jì)算數(shù)值，而制作符合計(jì)算數(shù)值精度的密封件具有一定難度且價(jià)格過(guò)高，所以只能根據(jù)現(xiàn)有密封件和缸筒材料，在滿(mǎn)足電梯液壓系統(tǒng)運(yùn)行條件的情況下，選擇接近計(jì)算數(shù)值的尺寸。經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算和查閱各種密封件規(guī)格資料，并結(jié)合實(shí)際情況參考同類(lèi)產(chǎn)品規(guī)格，確定如下表 21所示的三級(jí)同步伸縮液壓缸的型譜計(jì)算表 [20]。表 21中，計(jì)算值是指 按照 24方程組計(jì)算所得數(shù)值，實(shí)際值是參照計(jì)算值對(duì)照密封件和鋼管材料所取得實(shí)際各級(jí)缸筒的內(nèi)徑和外徑，速度比反映了同步誤差大小。 表 21 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算型譜表 1d 2d 3d 2D計(jì) 算 2D實(shí) 際 3D計(jì) 算 3D實(shí) 際 12/vv 23/vv 13/vv 35 55 75 65 100 40 60 90 72 115 50 75 100 90 135 63 85 120 105 160 75 105 140 130 190 85 125 170 150 230 100 150 210 180 280 125 170 240 210 320 150 200 280 250 250 380 1 實(shí)際設(shè)計(jì)的三級(jí)同步伸縮液壓缸時(shí)，綜合考慮實(shí)際情況并參考三菱電梯的相關(guān)參數(shù)，取如下參數(shù)為同步伸縮缸的實(shí)際尺寸。 表 22 選定參數(shù) 1d 2d 3d 2D 3D 85 125 170 150 230 所以可以綜合列出液壓缸設(shè)計(jì)的綜合參數(shù)如下表： 表 23 基本參數(shù)表 名稱(chēng)（參數(shù)） 值 同步缸級(jí)數(shù) 3 活塞桿直徑（ mm） 1d 85 2d 125 3d 170 包括轎廂總負(fù)載（ Kg）： Q 3000 行程（ m）： L 12 轎廂速度（ m/s）： v 電梯支承方式： 直頂式 要使三級(jí)活塞上下運(yùn)動(dòng)的速度基本相同，行程也相同，這要求第三級(jí)活塞環(huán)形面積等于第二級(jí)活塞下腔面積，以此類(lèi)推，根據(jù)這個(gè)原理來(lái)計(jì)算液壓缸的相關(guān)尺寸。 根據(jù)前面得到的方程組（ 24）可知： 222 1 22 2 23 1 2 3D d dD d d d? ????? ? ??? 由基本參數(shù)可知： 1 85d mm? 2 125d mm? 3 170d mm? 解方程組得： 2 150D mm? 2 230D mm? 令 1 105D mm? 4 260d mm? 得到壁厚： 1 2 12 3 23 4 31 ( ) 1 021 ( ) 1 021 ( ) 1 52d D m md D m md D m m???? ? ?? ? ?? ? ? 檢驗(yàn) 1 2 3,v v v 之比： 將以上數(shù)據(jù)帶入方程組（ 22）得： 22221 2 22122331 3 3221 3 31 2 3. . 25: : : : 4 25 : 5 : 1Ddv v vdDdv v vDv v vv v v??????? ? ??? 從以上計(jì)算可得各級(jí)參數(shù)值如下： 1 1 12 2 23 3 3485 , 105 , 10125 , 150 , 10170 , 230 , 15260d mm D mm mmd mm D mm mmd mm D mm mmd mm???? ? ?? ? ?? ? ?? 知道了缸筒的內(nèi)徑、外徑，材料選用 20無(wú)縫鋼管，可以計(jì)算各級(jí)缸筒的質(zhì)量，由于活塞的質(zhì)量對(duì)三級(jí)同步伸縮缸的影響是很小的，可以將缸筒作為一根長(zhǎng)的圓筒質(zhì)量來(lái)計(jì)算，缸筒長(zhǎng)度可取行程長(zhǎng)度。質(zhì)量計(jì)算比較常見(jiàn)，所以省略計(jì)算過(guò)程，計(jì)算結(jié)果如下： 112233M V kgM V kgM V kg????????? 缸蓋和活塞頭設(shè)計(jì) Ⅰ （ 1）壓力計(jì)算 最大靜壓力： 11 m a x21() ( 300 0 ) Q M gP M PaA?? ??? ? ?? 工作壓力： 1 1 m a P M Pa??? ? ? ? ? ? ? （ 2）螺釘連接設(shè)計(jì) 6個(gè)內(nèi)六角圓柱頭螺釘，規(guī)格： M16， p2， / 70 85 16GB T M L?? 螺釘軸線(xiàn)分布圓 螺釘間距： 0 16 72t d m m? ? ? ? 螺釘軸線(xiàn)分布圓直徑：0 6 7 2 1373 .1 4D mm??? 考慮到與壓圈連接，?。?0 160D mm? （ 3）活塞頭外圓直徑 0 2 1 6 0 2 1 6 1 9 2 , 1 9 6 m mD D d m m? ? ? ? ? ? 取 （ 深 孔 處 壁 厚 =5 ） （ 4）缸蓋厚度計(jì)算 21 0 1m i n 13 ( ) 3 6 . 4 3 3 . 1 4 0 . 0 8 5 ( 0 . 1 7 0 . 1 0 9 ) 7 9 . 3 8[ ] 3 . 1 4 0 . 1 0 9 1 7 0 4GF D D mmD??? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?h 取缸蓋厚度為： min 81mm?h Ⅱ (1)壓力計(jì)算 最大靜壓力： 2 m a x 2 1 m a x 1 1 m a x 22P A P A P A G? ? ?? ? ?環(huán) 所以 1 m a x 1 1 m a x 222 m a x2362 ( ) 10 126 .21 10 a 10P A P A GPAMP?????????? ? ? ? ? ????環(huán) 2 2 222 3 . 1 4 0 . 1 5 1 . 7 7 1 044AD? ?? ? ? ? ? 2 2 2 2 3 2222 3 . 1 4 ( 0 . 1 5 0 . 1 2 5 ) 5 . 4 1 044Am? ?? ? ? ? ?環(huán) （ D d ） = 工作壓力： 2 2 m a x1 .1 1 .1 1 .1 1 .1 3 .9 3 4 .7 6NP P M P a??? ? ? ? ? ? ? （ 2）螺釘連接 8個(gè)內(nèi)六角圓柱螺釘，規(guī)格： / 70 85 12GB T M L?? 螺紋軸線(xiàn)分布圓 螺釘間距： 0 12 54t d m m? ? ? ? 螺釘軸線(xiàn)分布圓直徑： 0 170 18 188 190 m mD m m? ? ? 取 （ 3）活塞頭外圓直徑： 19 0 2 12 21 4D mm? ? ? ? （ 4）缸蓋厚度 同活塞頭Ⅰ一 樣取 81mm，因?yàn)楸炯?jí)缸筒壓力小于第Ⅰ級(jí) Ⅲ （ 1）壓力計(jì)算 最大靜壓力： 3 m a x 3 2 m a x 2 2 m a x 1 m a x 332P A P A P A P A G? ? ? ?? ? ? ?環(huán) 環(huán) 所以 2 m a x 2 2 m a x 1 m a x 3322 m a x32 6 32 ( 4) 10 138 .44 10 10 a 3 10P A P A P A GPAMP? ? ??? ? ??? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ????環(huán) 環(huán) 工作壓力： 3 3 m a x1 .1 1 .1 1 .1 1 .1 2 .6 9 3 .2 5NP P M P a??? ? ? ? ? ? ? （ 2）螺釘連接 10個(gè)內(nèi)六角螺釘，規(guī)格： / 70 85 12GB T M L?? 螺釘軸線(xiàn)分布圓： 螺釘間距： 0 54t mm? 螺釘 軸線(xiàn)分布圓直徑： 001 0 5 4 1 7 2 , 2 1 4 1 8 2 3 2 2 4 03 . 1 4D m m D m m m m?? ? ? ? ?取 取 （ 3）活塞頭外圓直徑 0 2 12 240 24 264 , 300D D m m? ? ? ? ? ? 取 （ 4）缸蓋厚度 同活塞頭Ⅰ一樣取 81mm，因?yàn)楸炯?jí)缸筒壓力小于第Ⅰ級(jí) 根據(jù)以上的計(jì)算，同時(shí)考慮壓圈、卡環(huán)的尺寸的相互關(guān)系，取得如下尺寸 : 第一級(jí) :缸蓋外徑 :196，連接螺釘節(jié)圓直徑 :80 第二級(jí) :缸蓋外徑 :228，連接螺釘節(jié)圓直徑 :100 第二級(jí) :缸蓋外徑 :322，連接螺釘節(jié)圓直徑 :294 柱塞 缸和各級(jí)活塞缸的長(zhǎng)度計(jì)算 根據(jù)液壓缸的相關(guān)尺寸和具體情況，參照三菱電梯的相關(guān)尺寸，有效尺寸大于或等于 8100mm，全部縮回小于或等于 3970mm 1 2 3 1 2 381 00 64 0 87 40: : : : 1. 01 62 5 : 1. 06 75 : 1( 1. 01 62 5 1. 06 75 1 ) 87 40HRLmH L H mmL L L V V Vx?? ? ? ? ???? ? ? ? 解得： 1232834288030262834x mmL mmL mmL mm???? 取總高為 3940mm，則各級(jí)桿長(zhǎng)如下： 缸筒長(zhǎng)度： 3065mm 活塞桿Ⅱ： 3242mm 活塞桿Ⅰ： 3386mm 柱塞桿：