【正文】 [13] Parker, Joseph W. Hydraulic transmissions , USA ,1987 ,US4800779 [14] 賈銘新．液壓傳動(dòng)與控制[M]．北京： 國(guó)防工業(yè)出版社, 2001：181187．[15] 王海蘭．節(jié)流閥在液壓系統(tǒng)中的合理位置與作用分析[J]．流體傳動(dòng)與控制，2004(9)． 致 謝本文在指導(dǎo)教師張宏偉老師的多次指導(dǎo)下終于完稿，感激之情，溢于言表?；赜凸?jié)流閥調(diào)節(jié)回路的節(jié)流閥使缸的回油腔形成一定的背壓，因而能承受負(fù)值負(fù)載，并提高了缸的速度平穩(wěn)性[15]。研究系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)或參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響，尋求提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的措施，Matlab為液壓回路動(dòng)態(tài)特性的研究提供了一個(gè)良好的建模與仿真計(jì)算平臺(tái)，可以有效地提高研究效率，有利于系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的論證與優(yōu)化。在負(fù)載達(dá)到某一特定值時(shí)達(dá)到最大[13]。在相同的假設(shè)下，我們也得到了相關(guān)的速度剛性的性質(zhì)，減小節(jié)流閥通流面積，加大液壓缸無(wú)桿腔面積A有桿腔面積A2，增大供油壓力，減小節(jié)流閥指數(shù)這四種方式都可以提高進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的速度剛性。 根據(jù)理論和仿真的結(jié)果得到的結(jié)論在不計(jì)管路的壓力損失和泄露、不考慮液壓介質(zhì)的可壓縮性和環(huán)境溫度為常數(shù)三點(diǎn)假設(shè)下，當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，節(jié)流閥閥口面積越大，執(zhí)行元件的速度也越大，通過(guò)節(jié)流閥的流量就隨之變大，但是這個(gè)流量總小于等于液壓泵提供的流量；當(dāng)節(jié)流閥閥口面積一定時(shí)，隨著負(fù)載的增加，執(zhí)行元件的速度越來(lái)越小。根據(jù)以上功率圖我們很容易得到閥口不同面積時(shí)系統(tǒng)的效率負(fù)載特性曲線(xiàn)，如圖411所示：圖411 不同節(jié)流閥面積的效率負(fù)載關(guān)系通過(guò)對(duì)曲線(xiàn)的分析我們可以看出，在相同負(fù)載作用下，隨著節(jié)流閥開(kāi)口面積的增大，系統(tǒng)效率不斷增大。經(jīng)過(guò)MATLAB軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析，可以得到功率—負(fù)載特性曲線(xiàn)如圖410所示：圖410 不同節(jié)流閥面積時(shí)的液壓缸輸出功率與負(fù)載的關(guān)系通過(guò)對(duì)曲線(xiàn)的分析我們可以看出，在相同負(fù)載作用下，隨著節(jié)流閥開(kāi)口面積的增大，供油泵輸出功率不斷增大。首先是利用式（213）對(duì)功率與負(fù)載的關(guān)系進(jìn)行分析。 供油壓力、液壓缸兩腔面積對(duì)負(fù)載與速度剛性關(guān)系的影響根據(jù)式（210），我們也可以分析不同供油壓力、不同液壓缸面積下，負(fù)載與速度剛性的關(guān)系，如圖所示：圖47 不同供油壓力下速度剛性與負(fù)載的關(guān)系圖48 不同有桿腔面積下速度剛性與負(fù)載的關(guān)系圖49 不同無(wú)桿腔面積下速度剛性與負(fù)載的關(guān)系我們可以看到加大液壓缸無(wú)桿腔面積A有桿腔面積A2或加大供油壓力時(shí)，都可提高速度剛度T。 在不同節(jié)流閥通流面積下速度剛性負(fù)載特性前面的理論推導(dǎo)，我們還研究了速度剛性與負(fù)載的關(guān)系，根據(jù)式（210）我們可以得到速度剛性與負(fù)載的關(guān)系曲線(xiàn)圖，首先，我們研究在液壓缸兩腔面積、定量泵供油壓力和節(jié)流閥指數(shù)一定時(shí)，節(jié)流閥通流面積不同時(shí)速度剛性與負(fù)載的關(guān)系，如下圖所示：圖45 不同節(jié)流閥面積速度剛性與負(fù)載的關(guān)系可以看到，與理論分析的結(jié)果相同：（1）當(dāng)節(jié)流閥通流面積不變時(shí)，負(fù)載F越小，系統(tǒng)速度剛度T就越高；反之，若F越大，則T進(jìn)越低；(2) 當(dāng)負(fù)載F不變時(shí)，節(jié)流閥開(kāi)口面積越小，則系統(tǒng)速度剛度T就越高；反之，若節(jié)流閥開(kāi)口面積越大，則T就越低； 不同節(jié)流閥指數(shù)下速度剛性與負(fù)載的關(guān)系繼續(xù)研究速度剛性與負(fù)載的關(guān)系，根據(jù)式（210）我們還可以研究在液壓缸兩腔面積、定量泵供油壓力和節(jié)流閥通流面積一定時(shí)，節(jié)流閥指數(shù)不同時(shí)速度剛性與負(fù)載的關(guān)系，如下圖所示：圖46 不同節(jié)流閥指數(shù)下速度剛性與負(fù)載的關(guān)系從圖中我們可以看出，在其他條件相同時(shí)，節(jié)流閥指數(shù)越大，T的值越小，速度剛性越差。（3）曲線(xiàn)的斜率絕對(duì)值根據(jù)式（29）仍然能體現(xiàn)速度的剛性，有桿腔面積越小的，曲線(xiàn)越陡，速度剛性較差。再保持無(wú)桿腔面積A1不變，改變有桿腔的面積A2，根據(jù)式（28）仿真得到：圖44 不同液壓缸有桿腔面積大小對(duì)速度負(fù)載曲線(xiàn)的影響通過(guò)圖像我們可以看出：（1）負(fù)載相同時(shí)，有桿腔面積越大，速度反而越小。（2）根據(jù)無(wú)桿腔面積的不同，液壓回路所能承受的最大負(fù)載也不同，無(wú)桿腔面積越大，所能承受的最大負(fù)載越大。 不同的液壓缸有桿腔面積大小對(duì)速度負(fù)載曲線(xiàn)的影響工程應(yīng)用中，我們會(huì)用到不同型號(hào)的液壓缸，下面選用不同型號(hào)的液壓缸，研究其對(duì)速度負(fù)載特性曲線(xiàn)的影響。（2）根據(jù)定量泵輸出供油壓力的不同，液壓回路所能承受的最大負(fù)載也不同，供油壓力越大，所能承受的負(fù)載越大。 不同的定量泵出口壓力下的速度負(fù)載特性通過(guò)選取不同的液壓定量泵，其他條件不變得出三組速度負(fù)載特性曲線(xiàn)。(2) 從圖41可以看出，當(dāng)節(jié)流閥通流面積不變時(shí)， 負(fù)載壓力逐漸增大，液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度卻是逐漸減小的；(3) 在負(fù)載壓力相同時(shí)，節(jié)流閥的開(kāi)口AT大的速度剛性比開(kāi)口小的速度剛性差，即開(kāi)口大的節(jié)流閥流量曲線(xiàn)比較陡，負(fù)載變化對(duì)其流量的影響較大。圖中橫坐標(biāo)為液壓缸的負(fù)載，縱坐標(biāo)為液壓缸或活塞在有桿腔的運(yùn)動(dòng)速度。這里我們選用薄壁孔，即m=。將理論分析的公式輸入MATLAB程序，通過(guò)參考液壓元件手冊(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)各參數(shù)進(jìn)行賦值，從而得到曲線(xiàn)，并進(jìn)行分析。本文主要應(yīng)用其科學(xué)計(jì)算和工程繪圖的功能，對(duì)回油節(jié)流調(diào)速回路的理論公式進(jìn)行了模擬與仿真，得到了直觀的圖像結(jié)果，有助于我們對(duì)回路的特性的掌握。同時(shí)對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形對(duì)話(huà)等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶(hù)不同層次的要求?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來(lái)，并且可以對(duì)圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡(jiǎn)單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。在通常情況下，可以用它來(lái)代替底層編程語(yǔ)言，如C和C++ 。其擁有600多個(gè)工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶(hù)所需的各種計(jì)算功能?；赜吐饭?jié)流調(diào)速回路系統(tǒng)的工作效率表示的是液壓缸輸出功率與液壓泵功率之間的比，它表示的是在液壓泵功率一定時(shí)該系統(tǒng)的工作能力，表達(dá)式為： （215）3 MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。根據(jù)式（24）我們最終可以的： P=FKATppFA1m/A2 （213） 上式即為回油路節(jié)流調(diào)速回路的功率—負(fù)載特性方程式，該式表明液壓缸的功率受到節(jié)流閥通流截面積和負(fù)載的影響[10]?；赜吐饭?jié)流調(diào)速回路及其功率—負(fù)載特性調(diào)速回路中執(zhí)行元件工作功率與負(fù)載之間的關(guān)系稱(chēng)為功率—負(fù)載特性。但液壓缸的速度和負(fù)載常常是變化的，當(dāng)系統(tǒng)以低速輕載工作時(shí)，有效功率較小，大量功率消耗在節(jié)流損失和溢流損失上，使油溫升高，增加管路泄漏，影響液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度[9]。此時(shí)液壓缸的最大承載力Fmax=P1A1，它不隨節(jié)流口面積的改變而改變，是恒定值。因此，我們要考慮節(jié)流閥流量大小的問(wèn)題，也就是說(shuō)，通過(guò)節(jié)流閥的流量必須小于或等于液壓泵的流量。如果液壓缸負(fù)載F較小或節(jié)流閥通流面積較大的情況下，溢流閥可以處于非溢流狀態(tài)，這時(shí)節(jié)流閥的流量只能是液壓泵的輸出流量。就速度剛度而言，進(jìn)口節(jié)流凋速回路適用于低速輕載的液壓系統(tǒng)中。由式(29)可知，進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路速度剛性的計(jì)算式: (210)把(28)代入上式得： T=2(ppA1 F)/V (211)(1)當(dāng)節(jié)流閥閥口面積不變時(shí)，負(fù)載F越小，系統(tǒng)速度剛度T就越高；反之，若F越大，則T就越低；(2)當(dāng)負(fù)載F不變時(shí)，節(jié)流閥開(kāi)口面積越小，則系統(tǒng)速度剛度T就越高；反之，若節(jié)流閥開(kāi)口面積越大，則T就越低；(3)提高供油壓力或加大液壓缸有效作用面積，可提高速度剛度T；(4)減小節(jié)流閥指數(shù) ，可提高回路速度剛度T，對(duì)薄壁式節(jié)流孔 m=0．5，細(xì)長(zhǎng)孔m =1，故節(jié)流閥中采用薄壁式節(jié)流孔比采用細(xì)長(zhǎng)孔速度剛度好。速度—負(fù)載特性可用速度剛性這一指標(biāo)來(lái)評(píng)定，它表示負(fù)載變化時(shí)，系統(tǒng)抗阻速度變化的能力。因?yàn)橐簤罕玫墓┯蛪毫p (即為溢流閥的調(diào)定的壓力)為定值，故節(jié)流閥兩端的壓力為： ?p=p2p3 （24）當(dāng)不計(jì)管路的壓力損失時(shí)，p3≈0, pp≈p1則有： （25）經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量為： q2=KAT△pm （26） （27）式中：K由孔口的形狀和油液性