汽车起重机变幅机构液压系统的动态特性研究.pdfVIP

学兔兔 第2期(总第171期) 机 械 工程 与 自动 化 No．2 2012年4月 MECHANICAL ENGINEERlNG ＆ AUTOMATION Apf． 文章编号：1672·6413(2012)02．0058—03 汽车起重机变幅机构液压系统的动态特性研究 姚俊威，卫良保 (太原科技大学。山西 太原 030024) 摘要：分析了汽车起重机变幅机构液压系统的结构及工作原理，运用功率键合图理论建立了汽车起重机变幅 机构液压系统的功率键合图模型，并转化为控制工程领域的方块图．建立了动态模型，从而得到了系统的动 态特性。运用MATLAB／Simulink工具箱对系统进行仿真，研究响应对整个系统的影响。 关键词：起重机；变幅机构；控制回路；键合图；方块图 中豳分类号：TP271 ．31：TH213．6 文献标识码：A 0 引言 2 建立变幅机构液压系统控制回路的功率键合图模型 液压缸变幅是伸缩臂起重机最有代表性的变幅形 采用功率键合图理论建立该液压系统的模型。功 式，属于俯仰臂架式变幅机构。在俯仰臂架式变幅机 率键合图是用图形方式来描述系统中各元件间关系的 构中，幅度改变是靠动臂在垂直平面内绕其内销轴转 一 种建模工具，它能反映出元件间的负载效应及系统 动和动臂俯仰来实现的，它被广泛应用于汽车起重机。 中功率流动情况，还能反映出系统动态特性的有关信 起重机的变幅过程分为升臂、落臂、停臂3种情况，采 息。键合图模型可以方便地转化为在控制工程领域中 用油路来保证这3种变幅动作安全可靠地进行。起重 用来表示信号流的方块图，而对于方块图既可以使用 机的变幅伸缩油路中装有平衡阀或者限速锁，用来保 现有的控制理论去求解，又可以使用Simulink工具箱 持平稳的变幅速度，防止因自重或非操作的外力作用 去仿真，这样就省去了人工推导系统方程和解耦的麻 而导致各机构运动失控，或因液压软管突然破裂而使 烦，方便且不易出错。 起重臂跌落，并能保证各机构在任意位置停止。平衡 阀与限速锁的工作原理相同。因此，对汽车起重机变 幅机构液压系统的动态特性进行研究非常重要。 I 汽车起重机变幅机构液压系统的结构及工作原理 图1为汽车起重机变幅机构液压系统原理图。当 5 换向阀位于中位时，压力油经换向阀回到油箱，变幅液 压缸的左右两腔通路被堵死，这时起重臂停留在某个 1一油箱；2一{便压泵；3一变幅液压缸， 位置保持不动；当换向阀阀杆处于右位时，压力油经换 4一溢流阀I5一换向阀I6一平衡阀 向阀打开单向阀，进入变幅液压缸的无杆腔，推动活塞 图1 变幅机构液压系统原理 向左运动，有杆腔液压油经换向阀流回油箱，此时变幅 图2为功率键的一般形式。功率键用一直线表 液压缸伸长，起重臂起升；当换向阀位于左位时，液压 示，其上的半箭头表示功率的流向，构成功率的两个变 油经换向阀进入液压缸的有杆腔，同时液压油顶开平 量e和，可以分写在直线段的两侧，其中P为势变量， 衡阀的压力弹簧，使无杆腔的液压油经平衡阀流回油 厂为流变量。e和厂是势变量和流变量的通用符号，