煤耙液压系统的计算机仿真分析
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设 进 油 腔 的 压 力 为 Ｐ ，回 油 腔 的 压 力 ， 为 Ｐ ； 杆 腔 的 流 量 为ห้องสมุดไป่ตู้ｑ ， 杆 腔 的 流 量 为 无 ，有
发 现 问 题 。从 而 导致 在 产 品 的 试 验 阶 段 花
费相 当 大 的 人 力 、 财力 和 物力 。 而计 算 机 仿
真 技 术 弥 补 了传 统 设 计 方 法 的 不 足 ．它 不 受 试 验 条 件 的 限 制 ，通 过 对 系 统 建 立 数 学 模 型 ， 制计 算 机 程 序 进 行 仿 真 ， 以获 得 编 可 系 统 的 输 出 。通 过 对 输 出进 行 分 析来 判 断 产 品 的设 计 是 否存 在 问题 。 因此 ， 算 机 仿 计 真 可 以 在 试 验 之 前 对 产 品 的 设 计 进 行 检
进 油 腔 ， 入 液 压 缸 进 油腔 的流 量 ｑ 为 ： 流 。
ｑＡ ＋（ｐ＋ ｃｐ ： ： 鲁 ） ＿
积， ｍ；
— —
（ １ ）
式 中 Ａ —— 液 压 缸 无 杆 腔 活 塞 的 有 效 面
如 图 １所 示 的 煤 耙 液 压 系 统 是 一 个 复 杂 的 机 电 一液 系 统 ， 该 液 压 系 统 以
进行仿真 ， 达到直观地 了解系统 工作性能 的 目的 ， 从而有利于 系统 的改进和完善 。 关键词 ： 计算机仿真 ； 液压系统 ； 煤耙
中图 分 类 号 ： ）２ ． １４１ １ ７ 文献 标 识 码 ： Ａ
１ 引 言
煤 耙 是 洗 煤 厂 和 煤 碳 运 输 场 所 的 堆 取
成 试 制 、 运 行 后 才 能 逐 步 发 现 问题 。 后 试 然
对 初 始 设 计 不 断 修 改 完 善 ， 后 产 品定 型 。 最 这 样 以 来 。传 统 的设 计 方 法 会 因为 无 法 在
设 计 阶 段 了解 产 品 的 运 行 状 况 而 不 能 及 时
２ 建 立 液 压 系 统 的 数 学 模 型
直接 影 响着 煤碳 生产 和运输企 业 的效益 。
而 煤 耙 的 运 行 状 况 又 与 其 设 计 质 量 紧 密 相 关 。传 统 的设 计 方法 只 有 在 设 计 的产 品 完
程 。 为 了在 设 计 阶段 对 其 工 作 性 能 有 一 个
直 观 的 了解 ，为 系 统 在 实 际 运 行 之 前 的改 进 完 善 提供 依 据 。 文 采 用 Ｍａｌ ／ｉ ｕｉｋ 本 ｔ ｂＳｍ ｌ ａ ｎ 对 其 进行 仿 真 研 究 。
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９
圈 １ 煤 耙 的 液压 系统 筒 图 １油箱 ． ２粗 过 滤器 ３油 泵 ４精 过 滤 器 ５电 液 比例 调 速 阀 ． ． ．
６电 液 换 向 阀 ７电 液 换 向 阀 ８行 程 开 关 ９单 出 杆 液 压 缸 ， ． ，
—
—
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煤耙液压系统的计算机仿真分析
李 占芳 ． 仝军令
（ 国矿 业 大学 机 电 学 院 ， 苏 徐 州 中 江 ２ １０ ） ２ ０ ８
摘 要 ： 立 堆 取 料 机 煤 耙 液 压 系统 的 数 学 模 型 ， 采 用 Ｍａａ ／ｉｕｉｋ对 其 建 并 ｄ ｂＳｍ ｌ ｎ
ｄ ＋Ｃ ｘ
￣
（， ：＋ ｐ－ ） ｐ
（） ７
式 中 。 无 杆腔 的初 始容积 ， 。 —— ｍ
液 压 缸 的输 出 力 与 负 载 力 的 平 衡 方 程
为：
， — —
式 中 Ａ： —— 液 压 缸 有 杆 腔 活 塞 的 有 效 面
积 ， ｍ；
Ａ ＝
＋
（） ３
液 压 缸有 杆进液 腔 的容积 （ 包
括 阀、 连接管 道和 进油 腔 ）ｍ 。 ，’ 液压 缸工作 腔 的容 积可写 为 ：
Ｖ ＝Ｖ２ Ａ ・ ２ ０＋ ２ （） ８
式中
—— 活 塞及 负载折 算到活塞 上 的总
料 机 的 主 要 工 作 机构 。其 运 行 状 况 的 好 坏
Ｙ ２０ 一 Ｂ ８ Ｓ ４电机 驱 动 Ｐ ６ ８ Ｂ Ｌ２ 一 ｌ ７ Ａ１ ０ Ｅ Ｊ ２ ｌ 定
量 泵 作 为 系统 的 能 源 ，采 用 电液 比例 调速
阀 调 节 液 压 缸 的输 出 速 度 。 液 压 缸 活 塞杆 伸 出 阶 段 为 工作 行 程 ． 回缩 阶 段 为 回位 行
液压 缸 内泄漏 系数 ， Ｙ ｓＰ ） ｍ （・ ａ ； 有效 体 积 弹性 模 量 （ 包括 油 液 、 连接 管道 和缸 体 的机 械 柔 度 ）
Ｐａ；
Ｑ＝ ・Ａ
＋ｃ 也 ＋
’ ｓ
（） ４
（） ５
—
—
Ｖ ＝Ｖ１ Ａ１ ｌ ｏ ＋ ・
Ａ ＝ｍ Ｘ・ ＋ Ｐ ｓ ｌ ， ｓ Ｂ Ｘ・＋凡１
验 ，这 样 减 少 了试 验 经 费 。缩 短 了试 验 时 间。
ｑ ； 压 缸 的 外 泄 漏 系 数 为 ０； 载 力 包 括 ：液 负 惯 性 力 、 性 阻尼 力 和 任 意外 负载 力 。 粘 ２ １ 活 塞 杆 伸 出 阶段 ． 当 活 塞 杆 伸 出 时 ．液 压 缸 的 无 杆 腔 为
（） ６
—
—
液 压缸 无杆 进 液腔 的容积 （ 包
括阀 、 连接管 和进 油腔 ）ｍ 。 ，
２２ 活塞 杆 回缩 阶段 ＿
当活塞杆 回缩 时 ，液压 缸 的有杆腔 为进
液压 缸工作 腔 的容积 可写 为 ：
Ｖ＝ ０ Ａ１ ｌ ｌ ・ ＋ （） ２
油腔 ， 流入 液压缸 进油 腔 的流量 ｇ 为 ：
活 塞 位 移 （ 伸 出方 向为 正 ） 取 ，
作 者 简 介 ： 占 芳 （ ９ ０ ） 女 ， 北 邢 台 人 ， 为 中 国 矿 业 大 学 在 读 博 士 研 究 生 。 究 方 向 为 机 械 李 １８ － ， 河 现 研
电 子工程 。
４ ６
凿岩 机械气动工具 。０ ６ ２ ２０ （ ）
发 现 问 题 。从 而 导致 在 产 品 的 试 验 阶 段 花
费相 当 大 的 人 力 、 财力 和 物力 。 而计 算 机 仿
真 技 术 弥 补 了传 统 设 计 方 法 的 不 足 ．它 不 受 试 验 条 件 的 限 制 ，通 过 对 系 统 建 立 数 学 模 型 ， 制计 算 机 程 序 进 行 仿 真 ， 以获 得 编 可 系 统 的 输 出 。通 过 对 输 出进 行 分 析来 判 断 产 品 的设 计 是 否存 在 问题 。 因此 ， 算 机 仿 计 真 可 以 在 试 验 之 前 对 产 品 的 设 计 进 行 检
进 油 腔 ， 入 液 压 缸 进 油腔 的流 量 ｑ 为 ： 流 。
ｑＡ ＋（ｐ＋ ｃｐ ： ： 鲁 ） ＿
积， ｍ；
— —
（ １ ）
式 中 Ａ —— 液 压 缸 无 杆 腔 活 塞 的 有 效 面
如 图 １所 示 的 煤 耙 液 压 系 统 是 一 个 复 杂 的 机 电 一液 系 统 ， 该 液 压 系 统 以
进行仿真 ， 达到直观地 了解系统 工作性能 的 目的 ， 从而有利于 系统 的改进和完善 。 关键词 ： 计算机仿真 ； 液压系统 ； 煤耙
中图 分 类 号 ： ）２ ． １４１ １ ７ 文献 标 识 码 ： Ａ
１ 引 言
煤 耙 是 洗 煤 厂 和 煤 碳 运 输 场 所 的 堆 取
成 试 制 、 运 行 后 才 能 逐 步 发 现 问题 。 后 试 然
对 初 始 设 计 不 断 修 改 完 善 ， 后 产 品定 型 。 最 这 样 以 来 。传 统 的设 计 方 法 会 因为 无 法 在
设 计 阶 段 了解 产 品 的 运 行 状 况 而 不 能 及 时
２ 建 立 液 压 系 统 的 数 学 模 型
直接 影 响着 煤碳 生产 和运输企 业 的效益 。
而 煤 耙 的 运 行 状 况 又 与 其 设 计 质 量 紧 密 相 关 。传 统 的设 计 方法 只 有 在 设 计 的产 品 完
程 。 为 了在 设 计 阶段 对 其 工 作 性 能 有 一 个
直 观 的 了解 ，为 系 统 在 实 际 运 行 之 前 的改 进 完 善 提供 依 据 。 文 采 用 Ｍａｌ ／ｉ ｕｉｋ 本 ｔ ｂＳｍ ｌ ａ ｎ 对 其 进行 仿 真 研 究 。
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圈 １ 煤 耙 的 液压 系统 筒 图 １油箱 ． ２粗 过 滤器 ３油 泵 ４精 过 滤 器 ５电 液 比例 调 速 阀 ． ． ．
６电 液 换 向 阀 ７电 液 换 向 阀 ８行 程 开 关 ９单 出 杆 液 压 缸 ， ． ，
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煤耙液压系统的计算机仿真分析
李 占芳 ． 仝军令
（ 国矿 业 大学 机 电 学 院 ， 苏 徐 州 中 江 ２ １０ ） ２ ０ ８
摘 要 ： 立 堆 取 料 机 煤 耙 液 压 系统 的 数 学 模 型 ， 采 用 Ｍａａ ／ｉｕｉｋ对 其 建 并 ｄ ｂＳｍ ｌ ｎ
ｄ ＋Ｃ ｘ
￣
（， ：＋ ｐ－ ） ｐ
（） ７
式 中 。 无 杆腔 的初 始容积 ， 。 —— ｍ
液 压 缸 的输 出 力 与 负 载 力 的 平 衡 方 程
为：
， — —
式 中 Ａ： —— 液 压 缸 有 杆 腔 活 塞 的 有 效 面
积 ， ｍ；
Ａ ＝
＋
（） ３
液 压 缸有 杆进液 腔 的容积 （ 包
括 阀、 连接管 道和 进油 腔 ）ｍ 。 ，’ 液压 缸工作 腔 的容 积可写 为 ：
Ｖ ＝Ｖ２ Ａ ・ ２ ０＋ ２ （） ８
式中
—— 活 塞及 负载折 算到活塞 上 的总
料 机 的 主 要 工 作 机构 。其 运 行 状 况 的 好 坏
Ｙ ２０ 一 Ｂ ８ Ｓ ４电机 驱 动 Ｐ ６ ８ Ｂ Ｌ２ 一 ｌ ７ Ａ１ ０ Ｅ Ｊ ２ ｌ 定
量 泵 作 为 系统 的 能 源 ，采 用 电液 比例 调速
阀 调 节 液 压 缸 的输 出 速 度 。 液 压 缸 活 塞杆 伸 出 阶 段 为 工作 行 程 ． 回缩 阶 段 为 回位 行
液压 缸 内泄漏 系数 ， Ｙ ｓＰ ） ｍ （・ ａ ； 有效 体 积 弹性 模 量 （ 包括 油 液 、 连接 管道 和缸 体 的机 械 柔 度 ）
Ｐａ；
Ｑ＝ ・Ａ
＋ｃ 也 ＋
’ ｓ
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（） ５
—
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Ｖ ＝Ｖ１ Ａ１ ｌ ｏ ＋ ・
Ａ ＝ｍ Ｘ・ ＋ Ｐ ｓ ｌ ， ｓ Ｂ Ｘ・＋凡１
验 ，这 样 减 少 了试 验 经 费 。缩 短 了试 验 时 间。
ｑ ； 压 缸 的 外 泄 漏 系 数 为 ０； 载 力 包 括 ：液 负 惯 性 力 、 性 阻尼 力 和 任 意外 负载 力 。 粘 ２ １ 活 塞 杆 伸 出 阶段 ． 当 活 塞 杆 伸 出 时 ．液 压 缸 的 无 杆 腔 为
（） ６
—
—
液 压缸 无杆 进 液腔 的容积 （ 包
括阀 、 连接管 和进 油腔 ）ｍ 。 ，
２２ 活塞 杆 回缩 阶段 ＿
当活塞杆 回缩 时 ，液压 缸 的有杆腔 为进
液压 缸工作 腔 的容积 可写 为 ：
Ｖ＝ ０ Ａ１ ｌ ｌ ・ ＋ （） ２
油腔 ， 流入 液压缸 进油 腔 的流量 ｇ 为 ：
活 塞 位 移 （ 伸 出方 向为 正 ） 取 ，
作 者 简 介 ： 占 芳 （ ９ ０ ） 女 ， 北 邢 台 人 ， 为 中 国 矿 业 大 学 在 读 博 士 研 究 生 。 究 方 向 为 机 械 李 １８ － ， 河 现 研
电 子工程 。
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凿岩 机械气动工具 。０ ６ ２ ２０ （ ）