simscape 液压系统笔记

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2023-06-16 13:45| 来源: 网络整理| 查看: 265

1. Introduction

先关注simscape中提供的几个典型的液压系统，再进行总结梳理。

2. 典型液压系统 2.1 简易的开关阀

在这里插入图片描述开环阀放在油路的入口或者出口都可以，求解器f(x)也同样的，放在油路的输入或者输出也都可以。

2.2 变量泵直接控制

该模型由关节驱动器、液压转换接口和驱动自由度组成，流量由变量泵控制器。这个系统是matlab 用于挖掘机系统仿真的液压模型，充分考虑了挖掘机的负流量液压系统特性。

整个系统

液压执行器变量泵的压强由控制器控制，产生恒定速度的流体，驱动关节运动。在这里插入图片描述

液压转机械（用ideal force sensor 转换fluid->multibody） ideal translational velocity source相当于一个积分模块，而ideal Force sensor 将液压缸的液压模型转换到multibody的受力模型。在这里插入图片描述

2.3 电磁比例阀控制

这是最典型的比例阀控制的滑台。在这里插入图片描述变量控制通过变量阀+查找表实现。下图中的A、B可以理解成液压缸输入和输出中的流体，C则是mechanics的terminator,R是驱动端. R科技接简化的machanics的系统，也可以通过ideal force source 接multibody。最关键的部分，看一下电磁控制的部分。首先是电机能量转换的单元，再通过ideal rational sensor 获取mechanics 的位置，将位置传递到比例阀上。如果有足够的液压领域知识，构建这种精细的液压模型，可以用这种方式。在这里插入图片描述

3 液压元件的计算

通过计算主要的液压元件，搞清楚液压系统。

3.1 最小液压系统

以下面这样一个最小系统为例，进行分析。在这里插入图片描述

定量泵主要的关系如下图，在这里插入图片描述

额外摩擦阻力在这里不讨论，主要看泄露流量系数 K H P K_{HP} KHP 其中， ν N o r m \nu_{Norm} νNorm和 ρ N o r m \rho_{Norm} ρNorm和液压油特性有关， w N o r m w_{Norm} wNorm是液压泵的额定转速， η N o r m \eta_{Norm} ηNorm是泵的泄露系数。主要遇到的问题：定量泵的输出流量不够，一般来讲泵的压差过大，导致大量的流量泄露了。 \color{red}{主要遇到的问题：定量泵的输出流量不够，一般来讲泵的压差过大，导致大量的流量泄露了。} 主要遇到的问题：定量泵的输出流量不够，一般来讲泵的压差过大，导致大量的流量泄露了。在这里插入图片描述

四通阀比例阀满足 Δ p = k ∗ Q \Delta p=k*Q Δp=k∗Q,四通阀则可以看成是多个比例阀组合而成。在这里插入图片描述

具体看四通阀的结构和组成在这里插入图片描述

阀在移动过程中组成了一个液压回路，根据流量特性有零开口阀、负预开口阀、正预开口阀三种，这里重点看负预开口阀。在这里插入图片描述

开口大小和电磁阀滑移距离的关系：在这里插入图片描述

重点搞清楚，阀口开度和电磁阀压力差的关系,根据小孔流量和压差公式 q = C c C v A 0 2 Δ p ρ = C d h x 2 Δ p ρ \begin{aligned} q &=C_cC_vA_0\sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho}} \\ & = C_dh_x\sqrt{\frac{2\Delta p}{\rho}} \end{aligned} q=CcCvA0ρ2Δp =Cdhxρ2Δp 这意味着阀口开度很小的时候，泵口的压力很大，泵很容易溢流了。如何让阀口开度和阀流量建立正比例关系 \color{red}{如何让阀口开度和阀流量建立正比例关系} 如何让阀口开度和阀流量建立正比例关系 1）变量泵+负流量系统，根据四通阀泄露的流量调节变量泵； 2）变量泵+正流量系统，根据先导压力调节变量泵； 3）定量泵+流量控制阀+溢流阀，对于图中这个最小系统，显然不能实现阀口和流量成正比这样的控制效果，流量控制全靠溢流阀实现。

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