基于Simulink模型的先导式溢流阀动态特性仿真方法.docx
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1、基于 Simulink 模型的先导式溢流阀动态特性仿真方法乔丰立;王艳莉;焦嘉宁【摘 要】以三节同心溢流阀为例争论先导式溢流阀动态特性的仿真方法,首先以反推(用 p 求 q)法求解溢流阀静态特性方程组,计算出溢流阀工作点构造参数,然后以溢流阀动态特性方程组构建了 Simulink 模型.通过仿真得到了以流量为阶跃输入信号、以响应压力为输出信号的理论曲线.仿真结果说明溢流阀动态响应特性的打算因素不是阀芯和弹簧构成的二阶环节,而是主阀上、下腔的液容容积和固定阻尼器直径.上腔容积主要打算响应曲线的超调量,下腔容积主要打算响应曲线的时间;在仅减小固定阻尼器直径其它参数不变的状况下,超调量 Mp 降低和
2、调整时间 ts 延长.试验结果证明,构造参数模型法仿真曲线和试验结果曲线根本全都,为液压系统性能争论供给了可行方法.【期刊名称】石家庄铁道大学学报自然科学版【年(卷),期】2023(029)003【总页数】6 页(P87-92)【关键词】先导式溢流阀;动态特性仿真;构造参数模型法【作 者】乔丰立;王艳莉;焦嘉宁【作者单位】石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄 050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄 050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043【正文语种】中 文【中图分类】TH137在液压掌握系统中,先导式溢流阀作为压力掌握元件,其动态特性对液压系统性能1-2
3、有主要影响。争论溢流阀动态特性常用的方法有:传递函数法3、模拟仿真法4、试验争论法和数字仿真法5-6。传递函数法将动态特性方程组线性化和拉氏变换,阀构造参数经过运算综合化成为传递函数的系数,参数调整不便,同时由于溢流阀工作范围大、本质非线性,该法计算结果会消灭很大误差;模拟仿真法是承受电子电路进展动态特性的模拟,该法在早期争论中有应用4;试验争论法可以直观地、真实地了解溢流阀动态特性,但无法在制造出产品之前使用;数字仿真法是通过计算机软件对动态特性方程进展计算得到理论结果。以三节同心溢流阀为例,承受数字仿真法对先导式溢流阀的动态特性进展争论。YF 型先导式溢流阀原理如图 1 所示。主阀芯上下两
4、腔各有一个容腔,因阀芯位移很小,假设两容腔的体积不变。这两腔构成了动态液阻网络液容 V 和 Vc,如图 2 所示。依据图 1 和图 2 可列出先导式溢流阀动态特性方程组。1.1 流量方程溢流阀进口流量式中,qs 为溢流阀总流量;qy 为主阀流量;qv 为溢流阀下腔动态流量;qc 为固定阻尼器流量;Ay1 为主阀芯下腔作用面积;为主阀芯位移速度。主阀流量式中,qy 为主阀通过流量;Cd 为流量系数;dy 为主阀阀芯阀座直径;y 为主阀芯位移;y 为主阀芯锥角;ps 为溢流阀设定压力; 为液压油密度。固定阻尼器流量式中,qc 为固定阻尼器通过流量;dc 为固定阻尼器直径;px 为先导阀阀芯进口压力
5、。先导阀流量方程式式中,qx 为先导阀通过流量;dx 为先导阀阀座孔直径;x 为先导阀阀芯位移;x为先导阀阀芯锥角。流量连续性式中,Ay2 为主阀芯上腔作用面积;qc 为溢流阀下腔动态流量。1.2 力、压力方程溢流阀进口液容式中,e 为液压油体积弹性模量;V 为主阀芯下腔及溢流阀进口之间油液容积。先导阀进口液容式中,Vc 为主阀芯上腔及先导阀进口之间油液容积。主阀芯(无视阀芯重力和摩擦力)式中,my 为主阀阀芯质量;为主阀阀芯移动加速度;y 为主阀芯移动阻尼系数; ky 为主阀复位弹簧刚度;y0 为主阀复位弹簧预压缩量。先导阀芯式中,mx 为先导阀阀芯质量;x 为先导阀阀芯移动阻尼系数;kx
6、为先导阀调压弹簧刚度;x0 为先导阀调压弹簧预压缩量。承受计算机通用工程语言 Matlab 进展动态特性仿真争论。同样承受 Matlab 进展仿真,文献5承受了数字编程方法,也有较多的争论者承受 AMEsim 软件仿真7。先导式溢流阀动态特性方程组求解比较困难,获得其仿真模型的动态响应曲线更加 困难,所以有争论者为降低难度承受传递函数法并借助 Simulink 进展计算8,尝试该方法觉察计算结果和试验结果差异巨大。溢流阀动态特性建仿照真应以静态特性计算为根底,首先要得到使先导式溢流阀静态特性方程组收敛的构造参数,然后再以这些参数为根底建立动态特性的Simulink 仿真模型。2.1 工作点参数
7、计算静态特性计算的目的是确定动态响应特性稳定工作点。2.1.1 工作点参数确实定式(10)表示的是三节同心先导式溢流阀静态特性方程组最简化的表达式式中,ac 为固定阻尼器的过流面积;ax 为先导阀过流面积(ax=dxx sin x)。求解时,以式(10)为原型的迭代格式不收敛。对此方程组转化为反推式不动点迭代方程组(略),计算时构造参数:cd=0.62,=890 kg/m3,dc=0.001 m, dy=0.01 m,ky=8 371.4 N/m,y0=0.006 m,dx=0.003 m,Ay1=4.123 310-4 m-2,x0=0.002 m,Ay2=4.308 910-4 m-2,k
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