关于Simulink单缸驱动液压电梯振动分析.pdf

研究与分析 2012年第6期(总第122期)·机械研究与应用 · 3 液压缸等效刚度的确定 J 时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速 在一般液压系统中，都认为液压油是刚性的， 率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速 不可压缩的。实际上，由于压缩量较小，其影响在 率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建 轻载和慢动作系统中将微不足道，常可忽略不计，但 立模型方块图的图形用户接 口(GUI)，这个创建过 在具有很大的动态负载的快速动作伺服系统中，液 程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种 压刚度往往成为系统总性能的限制因素，必须加以 更快捷、直接的方式，而且用户可以立即看到系统的 考虑。在液压系统中，如图4所示，液压油实际上是 仿真结果。 以弹簧大体相同的方式压缩，按弹簧考虑，其液压刚 4．2 Simulink仿真模型及结果 度可看作是柱塞行程的函数： 根据上述力学模型及数学模型，建立如图6所 示的Simulink仿真模型 。由图6知，该Simulink = E (3) 仿真模型主要由积分模块、Subsystem子系统及 F(t) 式中：E为油液弹性模量 ；D为柱塞直径 ；V为柱塞处 等模块组成。其中Subsystem子系统用来动态模拟 于油缸底部时油缸及管路中油液的总体积。 由式 (4)所描述的仿真过程中轿厢及柱塞的运动学 当柱塞发生运动而离开油缸端部时，为确定液压 及动力学参数，模块 F(t)用来模拟输入系统的简谐 缸的液压刚度，不仅要考虑缸 内液压油的体积，而 激振力。 且还应考虑缸与阀之间的液压管路中的液压油，因 为这些油也将受压，此时，该系统可以等效为两个弹 簧的并联，如图5所示，其总刚度为两弹簧刚度之和， 考虑典型的大小端油缸，即有： = 一，++k2：E ++ ] (4) 4Vr D d L +1T( 一 )( 一 ) 式中： 为大端活塞面积；A 为小端活塞面积；D为 大端柱塞直径；d为小端柱塞直径； 为柱塞大端管 路中油液的总体积； 为柱塞小端管路中油液的总 图6 Simulink仿真模型 体积；为柱塞的位移量；，J为柱塞的总行程。 L 图4 液压系统示意图 图5 等效弹簧图 图7 液压缸等效刚度图 根据实际工况，液压电梯工作过程中，柱塞位 移量随时间变化，所以油液等效刚度系数是关于时 根据经验，取轿厢及载重的等效质量 m= 间的函数，可见上述液压电梯系统为时变振动系统。 3000kg；取油缸的等效阻尼取值范围为C=0．15；油液 4 直顶式液压电梯的Simulink仿真 弹性模量为E=700MPa，简单起见，考虑简谐振动的 情况，即有激振力为 F(t)=Fosin( t)，利用表 1中 4．1 Simulink简介 的数据，可以得到液压缸的等效刚度随柱塞行程的分 Simulink是Matlab中的一种可视化仿真工具， 布曲线如图7所示，可以看出，如曲线 1，在柱塞行程 是一种基于Matlab的框图设计环境，是实现动态系