135mn液壓機節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)的設計

1雙向循環(huán)本文研究的13.5mn液壓機屬于下汽壓機。液壓機的工作裝置安裝在下層，其工作模式是柱塞向上移動的。該液壓機工作時首先需要施加相應的壓力,而后才實現(xiàn)特殊運動。該液壓機主要完成上下往復直線運動,整個工作循環(huán)過程包括上升過程、加壓過程、保壓過程、卸壓過程和下降過程。圖1為液壓機回程過程中柱塞速度和行程變化曲線。其中,0~x為避免動梁在向下運動過程中由于速度過大對工作缸的缸底產生過大的沖擊,因此為13.5MN液壓機設計了節(jié)流緩沖減振系統(tǒng),由于該節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)的緩沖減振效果不是很理想,在此基礎上對工作缸以及緩沖系統(tǒng)進行了改進,得到緩沖減振效果較為理想的蓄能器節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)。2電液比例插裝閥的組成圖2為工作缸結構簡圖,其最大緩沖行程為60mm。圖3為13.5MN液壓機節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)簡圖,它由溢流閥、工作缸和節(jié)流閥等元件所組成,其中節(jié)流閥是電液比例插裝閥的等效元件。液壓機工作缸的柱塞開始進入到緩沖行程時,給電液比例插裝閥通電,閥芯開始動作,當閥芯的開度達到預設開度時,斷電使電液比例插裝閥的閥芯停止運動,這時電液比例插裝閥具有節(jié)流閥的作用。2.1數學模型的構建(1)勞動池的流量公式如下所示其中:q(2)飛機的等效式如下所示其中:M為液壓機機身質量;K(3)方程1柱塞的肥力其中:B為油液的黏性阻尼系數;m為工作缸的柱塞質量。(4)柱塞的位移公式如下所示其中:x(5)插銷銷的流量公式如下所示其中:α為閥口處的指數;p現(xiàn)將式(1)~式(5)進行拉氏變換,得到:2.2油液壓力和位移仿真曲線根據拉氏變換后的式(6)~式(10)在MATLAB/Simulink中建立13.5MN液壓機節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)的仿真模型,如圖4所示。通過運行圖4中的仿真模型,可得到柱塞缸底的壓力和位移仿真曲線,如圖5和圖6所示。由圖5可知,在0s~0.025s雖然油液壓力的振幅在逐漸減小,但是振蕩次數依舊很頻繁;在0.025s以后雖然油液的壓力達到了平衡狀態(tài),但是達到平衡狀態(tài)后壓力的波動依然存在。由圖6可以看出,位移的變化量比較大。通過以上分析我們可以看出節(jié)流減振的效果不是很理想,因此為了得到更好的緩沖減振效果,可采用以下方案:1進一步改進該液壓機的緩沖減振系統(tǒng),在原來的節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)中增加一蓄能器,設計新的蓄能器節(jié)流緩沖減振系統(tǒng);2改變液壓機工作缸的內部結構,并且保證緩沖行程仍為60mm。3工作缸的減振過程圖7為13.5MN液壓機的工作缸改進后的結構簡圖,其緩沖行程最大仍為60mm。圖7中的工作缸采用能量緩沖減振法,先把工作缸中需要排回油箱的油液封裝,再使被封裝的油液經過節(jié)流小孔流出,這樣就會對柱塞產生更大的阻力,使柱塞在下落時的速度降低。圖8為蓄能器減振系統(tǒng)簡圖,它由蓄能器、節(jié)流閥和溢流閥等組成,蓄能器的主要作用是吸收存儲工作過程中多余的油液。3.1流量特性方程(1)工作缸的流量連續(xù)性方程、機架的受力方程、柱塞的受力方程、柱塞的位移方程和節(jié)流閥的流量特性方程與節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)的數學模型相同,在此不再列出。(2)蓄能器入口處的流量方程為:其中:K(3)蓄能器中液壓油的受力方程為:其中:p將式(11)與式(12)進行拉氏變換,再結合節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)的數學模型得到:3.2柱塞缸仿真曲線根據拉氏變換后的式(13)~式(19)在MAT-LAB/Simulink中建立13.5MN液壓機蓄能器節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)的仿真模型,如圖9所示。通過運行圖9中的仿真模型,可以得到柱塞缸的壓力和位移仿真曲線,如圖10、圖11所示。由圖10可以看出,在0s~0.017s雖然油液的壓力振幅比較大,但是振蕩次數明顯減少,并且在0.017s左右時工作缸的壓力達到平衡狀態(tài)。通過圖11可以看出,柱塞位移的變化量比較小,變化比較平穩(wěn)。通過分析可以看出蓄能器節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)的減振效果比較好,基本上能夠滿足實際工況的需要。4緩沖減振效果仿真分析本文為13.5MN液壓機設計了節(jié)流緩沖減振系統(tǒng),通過對節(jié)流緩沖減振系統(tǒng)的仿真分析,發(fā)現(xiàn)其緩沖減振效果不是很理想。