論文中的設(shè)備選擇及參數(shù)計算

1、一. 設(shè)備選擇1.電液比例方向閥：4WRE6V16-2X/G24型直動式電液比例方向閥；表1 4WRE6V16-2X/G24型直動式電液比例方向閥參數(shù)表型號控制電子元件工作壓力（bar）工作電壓（V）控制值信號（V）4WRE6V16-2X/G24VTVRPA211X/V0/T1315DC24最大滯環(huán)（%）最大反向間隔（%）最大響應(yīng)靈敏度（%）最大流量（L/min）額定流量（L/min）80162.比例放大器：與閥配套的VTVRPA211X/V0/T1；表2 VT-MRPA2-1模塊化模擬式比例放大器參數(shù)表型號電源電壓（V）控制值輸入（V）輸出（A）溫度范圍（）VTVRPA211X/V0/T1D

2、C242.50-503.液壓馬達：寧波中意液壓馬達有限公司的BM3-80擺線液壓馬達表3 BM3-80擺線式液壓馬達參數(shù)表型號最大壓降（Mpa）最大扭矩（）轉(zhuǎn)速范圍（r/min）BM3-8017.519410-810最大流量（L/min）最大輸出功率（Kw）重量（kg）排量（ml/min）65149.880.5二 閥控液壓馬達傳遞函數(shù)的建立2閥控液壓馬達系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模為了對閥控液壓馬達系統(tǒng)進行動態(tài)分析，需要建立閥控液壓馬達的數(shù)學(xué)模型。2.1 電液比例方向閥數(shù)學(xué)建模系統(tǒng)采用博世力士樂4WRE6V16-2X/G24型直動式電液比例方向閥，閥芯運動直接由比例電磁鐵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動，在電磁力的作用下產(chǎn)生

3、位移輸出；根據(jù)電液比例方向閥的節(jié)流特性，產(chǎn)生與放大器輸入控制電壓相對應(yīng)的流量輸出。因此本節(jié)根據(jù)比例放大器的特性方程，比例電磁鐵的穩(wěn)態(tài)控制特性，閥芯的力平衡方程，閥的線性化流量方程。建立電液比例方向閥的數(shù)學(xué)模型。1） 比例放大器比例放大器將系統(tǒng)輸入的電壓轉(zhuǎn)變成電流輸出，以驅(qū)動比例電磁鐵動作。系統(tǒng)采用的閥配套的VT-MRPA2-1型模塊化模擬比例放大器，其頻帶比液壓固有頻率寬很多，可視為一階比例環(huán)節(jié)，即 （1）式中-比例放大器增益；-比例放大器輸出電流；-系統(tǒng)輸入的偏差電壓。2） 比例電磁鐵穩(wěn)態(tài)控制方程比例電磁鐵輸出的軸向驅(qū)動力與電流I成正比，即： （2）式中-比例電磁鐵的電流-力增益3） 閥芯的

4、力平衡方程比例電磁鐵產(chǎn)生的電磁力需要克服的負(fù)載力包括滑閥組件的的慣性力，滑閥閥芯的阻尼力及彈簧的彈性力等，則閥芯的力平衡方程為：對上式進行拉普拉斯變換得： （3）式中m-滑閥閥芯組件的質(zhì)量；-閥芯位移；-閥的阻尼系數(shù)；-彈簧剛度。根據(jù)式（1）（2）（3）可以得到電液比例方向閥的負(fù)載流量與輸入偏差電壓的傳遞函數(shù)： （4）其中 -閥的等效無阻尼自振頻率；-閥的阻尼系數(shù)；s-拉普拉斯算子。2.2 閥控液壓馬達數(shù)學(xué)建模系統(tǒng)采用BM3-80擺線液壓馬達。閥控液壓馬達系統(tǒng)通常通過輸入負(fù)載流量的大小控制液壓馬達的轉(zhuǎn)速。因此本節(jié)根據(jù)液壓馬達的力矩平衡方程，液壓馬達的連續(xù)流量方程及閥的線性化流量方程建立液壓馬達

5、輸出角速度對負(fù)載流量，外負(fù)載轉(zhuǎn)矩的傳遞函數(shù)。1） 閥的線性化流量方程將閥的節(jié)流閥口的流量方程在工作點附近展開成泰勒級數(shù)，即可得到電液比例方向閥的線性化流量方程： （5）式中-穩(wěn)態(tài)工作點附近的流量增益；-閥的流量-壓力系數(shù)；-負(fù)載壓力。2）液壓馬達的流量連續(xù)方程： （6）式中-液壓馬達輸出的角速度-液壓馬達的排量-液壓馬達總的泄漏系數(shù)-液壓馬達油腔的總?cè)莘e-油液彈性模量3）液壓馬達的力矩平衡方程 （7）式中-液壓馬達和負(fù)載折算到液壓馬達轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量G-負(fù)載的扭轉(zhuǎn)彈簧剛度-負(fù)載和液壓馬達的黏性阻尼系數(shù)-負(fù)載力矩為了更好的研究閥控液壓馬達傳動特性，根據(jù)式（5）（6）（7）建立閥控液壓馬達數(shù)學(xué)模型

6、時忽略彈性負(fù)載及壓力流量系數(shù)與粘性阻尼系數(shù)的乘積并通過簡化可以得到液壓馬達的輸出角速度對負(fù)載流量和負(fù)載力矩的傳遞函數(shù)： （8） （9）其中式中-總的壓力流量系數(shù)-液壓馬達固有頻率-液壓馬達阻尼比系數(shù)根據(jù)式（4）（8）（9）得到液壓馬達的傳遞函數(shù)方塊圖如圖1所示：2.3 開環(huán)傳遞函數(shù)由圖1可知，系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速反饋電壓與偏差電壓開環(huán)傳遞函數(shù)為： （10）2.4 系統(tǒng)傳遞函數(shù)參數(shù)由液壓期間的電子樣本，液壓手冊和液壓實驗臺資料可查得下列參數(shù)，如表1所示：序號參數(shù)名稱符號數(shù)值單位備注1穩(wěn)態(tài)工作點附近流量增益0.70610-42閥的等效無阻尼自振頻率169.646rad/s27Hz3閥的阻尼系數(shù)0.482

7、3428079無綱量4液壓馬達排量1.281210-580.5ml/r5總的流量-壓力系數(shù)7.910-116負(fù)載力矩4.32377液壓馬達油腔的總?cè)莘e3.259410-48油液彈性模量71080.79液壓馬達無阻尼固有頻率525.8335rad/s10馬達及負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量J5.099910- 311閥的流量-壓力系數(shù)7.410-1112總泄漏系數(shù)0.510-1113液壓馬達阻尼比0.6496 無綱量工程上一般取0.1-0.214轉(zhuǎn)速-電壓反饋系數(shù)15負(fù)載和液壓馬達的黏性阻尼系數(shù)0.023三.參數(shù)計算1. 穩(wěn)態(tài)工作點附近流量增益從所選的4WER6V16-2XG24型電液比例方向閥的控制行程與流量特

8、性曲線可以得出閥的壓降時，閥的額定流量。設(shè)空載時閥的額定流量，供油壓力7MPa，則可得又知閥的控制電壓2.閥的等效無阻尼自振頻率從廠家提供的電液比例方向閥電子樣本中的對數(shù)伯德圖中可以看出閥的折轉(zhuǎn)頻率為18.9Hz即3.閥的阻尼系數(shù)根據(jù)二階相角公式取可知道工程上一般取0.7-0.9之間，所以取4. 液壓馬達排量由表3知BM3-80擺線液壓馬達的排量為5. 總的流量-壓力系數(shù)6.負(fù)載力矩設(shè)液壓馬達0.1s加速到810r/min7. 液壓馬達油腔的總?cè)莘e根據(jù)BM3-80擺線液壓馬達的性能說明書中P（A，B）的進出油口的大小為G1/2(15)或M22X1.5需要用膠管內(nèi)徑為12.5mm的膠管配合所以選

9、用d=12.5mm，L=2000mm的軟管馬達工作腔容積為=80.5ml=所以：8. 油液彈性模量不同的實驗方法和實驗裝置所得的k值各不相同，一般石油型液壓油的k值平均為（1.2-2）103Mpa,但實際應(yīng)用中，由于液體不可避免的混入空氣等使k值顯著下降，因此建議選用（0.7-1.4）103Mpa，彈性模量較小對系統(tǒng)性能有較好的影響。所以9. 液壓馬達無阻尼固有頻率10. 馬達及負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量馬達轉(zhuǎn)軸直徑D=32mm，馬達質(zhì)量為m=9.8kg槽輪選用6槽鑄鋁2BJQ-9播種施肥機的參數(shù)計算中行距取L=8*600mm=4.8m施肥器個數(shù)18個所以轉(zhuǎn)動慣量J=18*Jc=2.4012x10-3JL=

10、1.4443x10-3Jt=（2.4012+1.4443+1.2544）*10-3=5.0999*10-311. 閥的流量-壓力系數(shù)電液比例方向閥的控制行程與流量特性曲線可以得出（閥芯為V時）X=1 2 3 5 10*106 即10 20 30 50 100barY=0.26667 0.41667 0.53333 0.7 0.96667*10-3 即流量為16 25 32 42 58L/min（閥芯為E，W時）X=1 2 3 5 10*106 即10 20 30 50 100barY=0.2667 0.3667 0.4667 0.6 0.8667*10-3 即流量為16 22 28 36 52

11、L/min通過Excel擬合出的函數(shù)公式，斜率就是12. 總泄漏系數(shù)泄漏系數(shù)：取容積效率為79% 供油壓力為7Mpa時，輸入流量為10-65L/min時 泄漏系數(shù)為。泄漏系數(shù)越小馬達的低速平穩(wěn)性越好，所以取供油壓力：7Mpa13. 液壓馬達阻尼比14. 轉(zhuǎn)速-電壓反饋系數(shù)15負(fù)載和液壓馬達的黏性阻尼系數(shù)取自“在液壓驅(qū)動中大功率輪式變速裝置研究”四.系統(tǒng)特性分析將表1參數(shù)帶入式（4）（8）（9）（10）得1.閥的傳遞函數(shù)2.液壓馬達輸出角速度對位移的傳遞函數(shù)3. 液壓馬達輸出角速度對負(fù)載力矩的傳遞函數(shù)4.系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)開環(huán)增益五.參考文獻1許益民.電液比例控制系統(tǒng)分析與設(shè)計M.北京:機械工業(yè)出版設(shè),2005,10.2張利平.液壓傳遞設(shè)計指南M.北京:化學(xué)工業(yè)出版設(shè),2009,07.3王守城,段俊勇.液壓元件及選用M.北京:機械工業(yè)出版設(shè),2007,1.4蔡廷文.液壓系統(tǒng)現(xiàn)代建模方法M.北