【導(dǎo)讀】代廣泛推廣與應(yīng)用的重要基礎(chǔ)技術(shù)知識之一。系統(tǒng)仿真技術(shù)是近20年來發(fā)展的一門。新興技術(shù)學(xué)科，它是利用系統(tǒng)模型對真實系統(tǒng)進行分析研究的過程。應(yīng)用Matlab來對液壓系統(tǒng)進行建模仿真，以得到系統(tǒng)運行的速度、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)計液壓電梯的液壓系統(tǒng)，完成相關(guān)的設(shè)計計算。、撰寫畢業(yè)論文。[3]楊華勇、張健民，智能控制理論和液壓電梯，中國電梯，;層建筑中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍。液壓電梯是集機、電、液一體化的產(chǎn)品，是由多個相互。支承液壓缸為三級同步液壓缸，并設(shè)計了滿足條件的電梯液壓系統(tǒng)。最后結(jié)合實際的情況和一。些具體的產(chǎn)品，對液壓元件的型號和尺寸的進行了確定。再根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)組合成整個大系統(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)三級活塞位移變化 3x 時，容腔 3olV 環(huán) 被壓縮了 33 xA?? ?環(huán) ，排出油液進入容腔 2olV ，使二級活塞現(xiàn)對三級活塞產(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)計和被忽略的因素存在，多級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底部活塞上來補油，用來消除因結(jié)構(gòu)設(shè)計和被忽略因素影響而產(chǎn)生的同步誤差，在正常工作時，由于第二級的壓力明顯高于第三級壓力，此單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)。單向閥的開啟壓力 0P 應(yīng)設(shè)計成低于第三級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，就開始補油。 同步伸縮缸的 參數(shù)計算 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同步伸縮液壓缸的各級活塞桿的外徑尺寸，有些還各級有缸頭尺寸，對本系統(tǒng)中同步液壓缸的設(shè)計有重要的參考價值。在設(shè)計三級同步伸縮缸時，首先根據(jù)同步原理計算相關(guān)參數(shù)，然后根據(jù)實際情況參考相關(guān)產(chǎn)品的型譜圖來選擇具體的參數(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中都是相對速度而不是絕對速度 ，就是說 1v 是柱塞桿Ⅰ相對于柱塞Ⅱ的現(xiàn)對速度， 2v 是柱塞桿Ⅱ相對于柱塞桿Ⅲ的相對速度， 3v 是柱塞桿Ⅲ相對于缸筒Ⅳ 的相對速度 [14]。簡圖如圖 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） 化簡為： 221 2 2221221 2 2221v D dvdv D dvd? ????? ?? ??? （ 23） 由于各級的相對速度想等，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 的公式來計算同步液壓缸的具體尺寸，但是實際設(shè)計中由于密封件和鋼管材料規(guī)格的限制， id 和 iD 不可能取得計算數(shù)值，而制作符合計算數(shù)值精度的密封件具有一定難度且價格過高，所以只能根據(jù)現(xiàn)有密封件和缸筒材料，在滿足電梯液壓系統(tǒng)運行條件的情況下，選擇接近計算數(shù)值的尺寸。經(jīng)過反復(fù)計算和查閱各種密封件規(guī)格資料，并結(jié)合實際情況參考同類產(chǎn)品規(guī)格，確定如下表 21所示的三級同步伸縮液壓缸的型譜計算表 [20]。表 21中，計算值是指 按照 24方程組計算所得數(shù)值，實際值是參照計算值對照密封件和鋼管材料所取得實際各級缸筒的內(nèi)徑和外徑，速度比反映了同步誤差大小。 表 21 液壓缸設(shè)計計算型譜表 1d 2d 3d 2D計 算 2D實 際 3D計 算 3D實 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 實際設(shè)計的三級同步伸縮液壓缸時，綜合考慮實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)計的綜合參數(shù)如下表： 表 23 基本參數(shù)表 名稱（參數(shù)） 值 同步缸級數(shù) 3 活塞桿直徑（ mm） 1d 85 2d 125 3d 170 包括轎廂總負載（ Kg）： Q 3000 行程（ m）： L 12 轎廂速度（ m/s）： v 電梯支承方式： 直頂式 要使三級活塞上下運動的速度基本相同，行程也相同，這要求第三級活塞環(huán)形面積等于第二級活塞下腔面積，以此類推，根據(jù)這個原理來計算液壓缸的相關(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 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??????? ? ??? 從以上計算可得各級參數(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無縫鋼管，可以計算各級缸筒的質(zhì)量，由于活塞的質(zhì)量對三級同步伸縮缸的影響是很小的，可以將缸筒作為一根長的圓筒質(zhì)量來計算，缸筒長度可取行程長度。質(zhì)量計算比較常見，所以省略計算過程，計算結(jié)果如下： 112233M V kgM V kgM V kg????????? 缸蓋和活塞頭設(shè)計 Ⅰ （ 1）壓力計算 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 6個內(nèi)六角圓柱頭螺釘，規(guī)格： M16， p2， / 70 85 16GB T M L?? 螺釘軸線分布圓 螺釘間距： 0 16 72t d m m? ? ? ? 螺釘軸線分布圓直徑：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個內(nèi)六角圓柱螺釘，規(guī)格： / 70 85 12GB T M L?? 螺紋軸線分布圓 螺釘間距： 0 12 54t d m m? ? ? ? 螺釘軸線分布圓直徑： 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，因為本級缸筒壓力小于第Ⅰ級 Ⅲ （ 1）壓力計算 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個內(nèi)六角螺釘，規(guī)格： / 70 85 12GB T M L?? 螺釘軸線分布圓： 螺釘間距： 0 54t mm? 螺釘 軸線分布圓直徑： 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，因為本級缸筒壓力小于第Ⅰ級 根據(jù)以上的計算，同時考慮壓圈、卡環(huán)的尺寸的相互關(guān)系，取得如下尺寸 : 第一級 :缸蓋外徑 :196，連接螺釘節(jié)圓直徑 :80 第二級 :缸蓋外徑 :228，連接螺釘節(jié)圓直徑 :100 第二級 :缸蓋外徑 :322，連接螺釘節(jié)圓直徑 :294 柱塞 缸和各級活塞缸的長度計算 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，則各級桿長如下： 缸筒長度： 3065mm 活塞桿Ⅱ： 3242mm 活塞桿Ⅰ： 3386mm 柱塞桿：