论文中的设备选择及参数计算

1、一. 设备选择1.电液比例方向阀：4WRE6V16-2X/G24型直动式电液比例方向阀；表1 4WRE6V16-2X/G24型直动式电液比例方向阀参数表型号控制电子元件工作压力（bar）工作电压（V）控制值信号（V）4WRE6V16-2X/G24VTVRPA211X/V0/T1315DC24最大滞环（%）最大反向间隔（%）最大响应灵敏度（%）最大流量（L/min）额定流量（L/min）80162.比例放大器：与阀配套的VTVRPA211X/V0/T1；表2 VT-MRPA2-1模块化模拟式比例放大器参数表型号电源电压（V）控制值输入（V）输出（A）温度范围（）VTVRPA211X/V0/T1D

2、C242.50-503.液压马达：宁波中意液压马达有限公司的BM3-80摆线液压马达表3 BM3-80摆线式液压马达参数表型号最大压降（Mpa）最大扭矩（）转速范围（r/min）BM3-8017.519410-810最大流量（L/min）最大输出功率（Kw）重量（kg）排量（ml/min）65149.880.5二 阀控液压马达传递函数的建立2阀控液压马达系统数学建模为了对阀控液压马达系统进行动态分析，需要建立阀控液压马达的数学模型。2.1 电液比例方向阀数学建模系统采用博世力士乐4WRE6V16-2X/G24型直动式电液比例方向阀，阀芯运动直接由比例电磁铁产生的电磁力驱动，在电磁力的作用下产生

3、位移输出；根据电液比例方向阀的节流特性，产生与放大器输入控制电压相对应的流量输出。因此本节根据比例放大器的特性方程，比例电磁铁的稳态控制特性，阀芯的力平衡方程，阀的线性化流量方程。建立电液比例方向阀的数学模型。1） 比例放大器比例放大器将系统输入的电压转变成电流输出，以驱动比例电磁铁动作。系统采用的阀配套的VT-MRPA2-1型模块化模拟比例放大器，其频带比液压固有频率宽很多，可视为一阶比例环节，即 （1）式中-比例放大器增益；-比例放大器输出电流；-系统输入的偏差电压。2） 比例电磁铁稳态控制方程比例电磁铁输出的轴向驱动力与电流I成正比，即： （2）式中-比例电磁铁的电流-力增益3） 阀芯的

4、力平衡方程比例电磁铁产生的电磁力需要克服的负载力包括滑阀组件的的惯性力，滑阀阀芯的阻尼力及弹簧的弹性力等，则阀芯的力平衡方程为：对上式进行拉普拉斯变换得： （3）式中m-滑阀阀芯组件的质量；-阀芯位移；-阀的阻尼系数；-弹簧刚度。根据式（1）（2）（3）可以得到电液比例方向阀的负载流量与输入偏差电压的传递函数： （4）其中 -阀的等效无阻尼自振频率；-阀的阻尼系数；s-拉普拉斯算子。2.2 阀控液压马达数学建模系统采用BM3-80摆线液压马达。阀控液压马达系统通常通过输入负载流量的大小控制液压马达的转速。因此本节根据液压马达的力矩平衡方程，液压马达的连续流量方程及阀的线性化流量方程建立液压马达

5、输出角速度对负载流量，外负载转矩的传递函数。1） 阀的线性化流量方程将阀的节流阀口的流量方程在工作点附近展开成泰勒级数，即可得到电液比例方向阀的线性化流量方程： （5）式中-稳态工作点附近的流量增益；-阀的流量-压力系数；-负载压力。2）液压马达的流量连续方程： （6）式中-液压马达输出的角速度-液压马达的排量-液压马达总的泄漏系数-液压马达油腔的总容积-油液弹性模量3）液压马达的力矩平衡方程 （7）式中-液压马达和负载折算到液压马达转轴上的转动惯量G-负载的扭转弹簧刚度-负载和液压马达的黏性阻尼系数-负载力矩为了更好的研究阀控液压马达传动特性，根据式（5）（6）（7）建立阀控液压马达数学模型

6、时忽略弹性负载及压力流量系数与粘性阻尼系数的乘积并通过简化可以得到液压马达的输出角速度对负载流量和负载力矩的传递函数： （8） （9）其中式中-总的压力流量系数-液压马达固有频率-液压马达阻尼比系数根据式（4）（8）（9）得到液压马达的传递函数方块图如图1所示：2.3 开环传递函数由图1可知，系统的输出转速反馈电压与偏差电压开环传递函数为： （10）2.4 系统传递函数参数由液压期间的电子样本，液压手册和液压实验台资料可查得下列参数，如表1所示：序号参数名称符号数值单位备注1稳态工作点附近流量增益0.70610-42阀的等效无阻尼自振频率169.646rad/s27Hz3阀的阻尼系数0.482

7、3428079无纲量4液压马达排量1.281210-580.5ml/r5总的流量-压力系数7.910-116负载力矩4.32377液压马达油腔的总容积3.259410-48油液弹性模量71080.79液压马达无阻尼固有频率525.8335rad/s10马达及负载转动惯量J5.099910- 311阀的流量-压力系数7.410-1112总泄漏系数0.510-1113液压马达阻尼比0.6496 无纲量工程上一般取0.1-0.214转速-电压反馈系数15负载和液压马达的黏性阻尼系数0.023三.参数计算1. 稳态工作点附近流量增益从所选的4WER6V16-2XG24型电液比例方向阀的控制行程与流量特

8、性曲线可以得出阀的压降时，阀的额定流量。设空载时阀的额定流量，供油压力7MPa，则可得又知阀的控制电压2.阀的等效无阻尼自振频率从厂家提供的电液比例方向阀电子样本中的对数伯德图中可以看出阀的折转频率为18.9Hz即3.阀的阻尼系数根据二阶相角公式取可知道工程上一般取0.7-0.9之间，所以取4. 液压马达排量由表3知BM3-80摆线液压马达的排量为5. 总的流量-压力系数6.负载力矩设液压马达0.1s加速到810r/min7. 液压马达油腔的总容积根据BM3-80摆线液压马达的性能说明书中P（A，B）的进出油口的大小为G1/2(15)或M22X1.5需要用胶管内径为12.5mm的胶管配合所以选

9、用d=12.5mm，L=2000mm的软管马达工作腔容积为=80.5ml=所以：8. 油液弹性模量不同的实验方法和实验装置所得的k值各不相同，一般石油型液压油的k值平均为（1.2-2）103Mpa,但实际应用中，由于液体不可避免的混入空气等使k值显著下降，因此建议选用（0.7-1.4）103Mpa，弹性模量较小对系统性能有较好的影响。所以9. 液压马达无阻尼固有频率10. 马达及负载转动惯量马达转轴直径D=32mm，马达质量为m=9.8kg槽轮选用6槽铸铝2BJQ-9播种施肥机的参数计算中行距取L=8*600mm=4.8m施肥器个数18个所以转动惯量J=18*Jc=2.4012x10-3JL=

10、1.4443x10-3Jt=（2.4012+1.4443+1.2544）*10-3=5.0999*10-311. 阀的流量-压力系数电液比例方向阀的控制行程与流量特性曲线可以得出（阀芯为V时）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 即流量为16 25 32 42 58L/min（阀芯为E，W时）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 即流量为16 22 28 36 52

11、L/min通过Excel拟合出的函数公式，斜率就是12. 总泄漏系数泄漏系数：取容积效率为79% 供油压力为7Mpa时，输入流量为10-65L/min时 泄漏系数为。泄漏系数越小马达的低速平稳性越好，所以取供油压力：7Mpa13. 液压马达阻尼比14. 转速-电压反馈系数15负载和液压马达的黏性阻尼系数取自“在液压驱动中大功率轮式变速装置研究”四.系统特性分析将表1参数带入式（4）（8）（9）（10）得1.阀的传递函数2.液压马达输出角速度对位移的传递函数3. 液压马达输出角速度对负载力矩的传递函数4.系统开环传递函数系统开环增益五.参考文献1许益民.电液比例控制系统分析与设计M.北京:机械工业出版设,2005,10.2张利平.液压传递设计指南M.北京:化学工业出版设,2009,07.3王守城,段俊勇.液压元件及选用M.北京:机械工业出版设,2007,1.4蔡廷文.液压系统现代建模方法M.北