升降车如何开展举升系统建模及特性分析??   肇庆升降车出租,  肇庆出租升降车,  肇庆升降车公司     举升系统主要由液压系统和机械执行机构两部分组成。液压系统由油箱、液压泵、电机，溢流阀、电磁换向阀、平衡阀Ⅰ、平衡阀Ⅱ及举升缸等组成，机械执行机构由举升缸和负载组成。工作时由举升缸将机械执行机构和液压系统联系起来，液压系统控制举升缸的运动，进而推动负载到达目标位置。  举升系统一般有三种工况，分别是举升工况，锁紧工况和回平工况，三种工况工作过程如下：举升工况：当换向阀处于左位时，油液经过P口，到A口后，一部分通过平衡阀Ⅰ进入举升缸无杆腔，另一部分通过平衡阀Ⅱ控制端，在控制压力作用下打开平衡阀Ⅱ的节流口，有杆腔油液通过平衡阀Ⅱ返回油箱，负载举升。锁紧工况：当电磁换向阀处于中位时，由于平衡阀的作用，举升缸的有杆腔和无杆腔的油路被封闭，因此负载可以在任意位置锁定。回平工况：当换向阀处于右位时，油液通过B口，一部分通过平衡阀Ⅱ进入举升缸有杆腔，另一部分通过平衡阀Ⅰ的控制端，在控制压力作用下打开平衡阀Ⅰ的节流口，然后无杆腔油液通过平衡阀Ⅰ返回油箱，负载回平。

     平衡回路数学建模与关键参数影响分析,   平衡回路是举升系统液压回路重要的组成部分，其性能严重影响着举升系统的性能。因此需要先对该平衡回路进行数学建模，进而分析平衡阀内部参数对系统性能的影响。举升系统正反回路都有一个平衡阀，用以保证负载举升和回平过程都较为平稳，特别是在负载回平时，平衡阀Ⅰ对防止负载速度失控尤为重要，为突出重点和简化分析过程，此处只考虑负载回平过程，并对含有平衡阀Ⅰ的平衡回路数学建模时做出以下简化：1）举升缸是一个四级液压缸，其在回收过程中液压缸有效作用面积会改变，但其每一级回收的过程则可认为是一个非对称缸的收回过程，为便于观察分析，在下面平衡回路示意图中用一个非对称液压缸来表示其有杆腔和无杆腔有效作用面积；2）不考虑管路容积刚度和泄漏； 3）由于平衡阀控制腔内容积很小，不考虑其内部油液的可压缩性。根据以上简化，得到以下的平衡回路简图： 1—泵；2—非对称液压缸；3—平衡阀

       1）液压缸流量连续性方程油液经过有杆腔的流量方程：922212eVQAXP，2Q—流经有杆腔流量，L/min；2A—有杆腔的有效承压面积，m2；1X—举升缸缸的位移，m；2V—有杆腔初始容积，m3；2P—举升缸有杆腔的压力，Pa；e—液压油的弹性模量，Pa；油液经过无杆腔的流量方程：1eVQAXP，1Q—流经无杆腔流量，L/min；1A—无杆腔的有效承压面积，m2；1V—无杆腔初始容积，m3；1P—举升缸无杆腔的压力，Pa；

     2）平衡阀流量方程,  平衡阀是平衡回路的关键元件之一，而其种类较多。本文研究的平衡阀为串联式先导液控平衡阀，该阀分为控制端盖和主阀两部分。控制端盖由阻尼孔1、阻尼孔2、控制活塞等组成，主阀由控制活塞弹簧弹簧、先导阀芯、主阀芯、先导阀芯弹簧组成。 1—阻尼孔1；2—阻尼孔2；3—控制活塞；4—先导阀芯；5—主阀芯；6—控制活塞弹簧；7—先导阀芯弹簧.   油液经过阻尼孔1的流量方程：G12C1QP，G1Q—通过阻尼孔1的流量，L/min；1G—阻尼孔的液导，（L/min）/Pa，油液经过阻尼孔2的流量方程：G2C2QPG，G2Q—通过阻尼孔2的流量，L/min；CP—控制腔内的压力，Pa；2G—阻尼孔2的液导，（L/min）/Pa，平衡阀控制腔内的流量方程：CC2QAX，CQ—控制腔的流量，L/minCA—控制腔内活塞面积，m2；2X—控制活塞的位移，m；根据简化的平衡回路简图可得：G1CG2QQ.  平衡阀阀芯的流量方程：LqX3cX1QKXKP，LQ—平衡阀阀芯流量，L/min；3X—平衡阀阀芯的位移，m；CXK—平衡阀阀芯流量-压力系数，（L/min）/Pa；qXK—平衡阀阀芯流量增益，（L/min）/m；113）力平衡方程举升缸的力平衡方程PAMXBX，ZM—举升缸及负载的质量，kg；ZB—举升缸阻尼系数，N/(m/s)；LF—外负载力，N；平衡阀整体受力平衡方程：CCYYrCPAMX，YM—控制活塞和先导阀芯的总质量，kg；YB—控制活塞和先导阀芯总的阻尼系数，N/（m/s）；rK—先导控制弹簧的弹簧刚度，N/m；4X—先导控制弹簧的预压缩量，m；CK—组合弹簧的弹簧刚度，N/m；5X—组合弹簧的预压缩量，m；由于流经阻尼孔1的流量与进入有杆腔的流量相比很小，平衡阀可变节流口的流量与无杆腔的流量相比很小，故可以假定：p2QQ，L1QQ，其中pQ为泵源压力。根据项目提供的数据，平衡阀阀芯体积很小，故可以假定先导阀芯和平衡阀阀芯是随动关系，即23XX。 然后经过拉式变换，得到以下线性方程组：2212=PeVQsAsXssPs.  化简后，近似得到系统传递函数框图.   由传递函数框图可初步分析，举升系统中平衡阀以下的内部参数对系统的动态性能有一定的影响：当减小阻尼孔液导1G，或增大阻尼孔液导2G，或减小控制活塞无杆腔面积CA，或减少主阀芯流量增益qXK，或增大控制活塞弹簧刚度CK：都将改善系统的平稳性，反之系统的快速性将提高。

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    控制端平衡阀阻尼孔直径变化对系统性能影响,   由平衡回路的数学建模分析可知，阻尼孔液导对平衡回路的性能有一定的影响，而且阻尼孔液导同直径是正比关系，故在现实的实验条件下是通过更换阻尼孔进行实验，但该实验过程耗时较多，因此在AMESim中做仿真实验以改变阻尼孔直径，可提高研发效率，而且平衡阀Ⅰ在负载回平过程中作用明显，故本小节针对平衡阀Ⅰ的阻尼孔直径进行变化，设置如下实验数据，进行以下实验.    由于平衡阀Ⅰ主要在回平过程中起作用，因此只截取了回平过程中角度变化曲线和加速度变化曲线。  随着阻尼孔直径1改变逐渐增大，负载回平时间也同样改变，回平过程中的激增点有所变化，加速度变化的幅值也不同，说明回平过程举升缸运动过程中的平稳性也在变化，但不够明显,   随着阻尼孔2的改变，负载的回平时间并没有明显变化，说明阻尼孔1，相较于阻尼孔2，对系统快速性影响更明显，而加速度波动较为明显，说明阻尼孔2对系统平稳性较为显著。实验3、4的负载未回平或回平时间超过设定时间，这是由于阻尼半桥中，阻尼孔1远小于阻尼孔2，导致两阻尼孔中间节点处分得的压力较小，作用在控制活塞上的压力小于弹簧力，主节流口未打开或开度很小，此时举升缸内几乎没流量或流量很小，举升缸不能缩回，负载不能完成回平动作。通过以上仿真结果和分析，可以得出平衡阀Ⅰ阻尼孔1和阻尼孔2的直径变化对举升系统的快速性和平稳性有一定的影响，结合上述分析，因此该结果较为符合之前平衡回路数学建模分析关于阻尼孔液导的结论。

    介绍了举升系统的工作原理，以液压回路为单元，分别阐述了举升，锁紧，回平过程。对简化后的平衡回路进行数学建模，重点分析关键设计参数对系统性能的影响，然后以AMESim软件为仿真工具，先是对结构较为复杂的负载、举升缸、平衡阀和油源进行建模，进而建立起整个举升系统的仿真模型，并通过仿真得到了举升缸的位移，负载举升角度，速度变化曲线，仿真结果表明位移变化曲线符合举升缸的逐级伸出规律，举升缸速度变化曲线反映了举升缸的动态性能，然后进一步对平衡阀阻尼孔直径变化进行仿真，结果表明平衡阀阻尼孔直径的变化对举升系统的系统性能有一定影响，该结果较为符合之前数学建模分析中关于阻尼孔液导的结论。

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