油液压缩性对液压减摆器压力的影响分析.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／2 0 1 6年 第 O 1 期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 1 2 油液压缩性对液压减摆器压力的影响分析 杨 宁都 四川凌峰航空液压机械有限公司 ， 四川 广汉6 1 8 3 0 0 摘 要 在介绍了液压减摆器的工作原理和基本结构的基础上， 运用牛顿运动力学和流体运动力学建立了考虑油液压缩性时液压减摆 器的基本数学模型。运用MA T I A B ／ S i m u l i n k 对液压减摆器的数学模型进行仿真分析 ， 研究在特定输入力矩条件下 ， 油液压缩性对液 压减摆器腔内压力变化规律的影响。仿真结果表明， 油液的压缩性使液压减摆器腔内压力出现延迟输出并影响其运动过程中腔内压 力的变化规律 ， 即由于油液的可压缩特性， 液压减摆器在工作过程中依然存在再次振动的可能。所以， 在生产制造液压减摆器时， 应 尽量减小油液压缩特性对液压减摆器性 能的影 响。 关键词 液压减摆器； 数学模型； 油液压缩性； 分析 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 6 0 1 0 0 4 8 0 3 I n flu e n c e An a l y s i s o f Oi l Co mp r e s s i bi l i t y o n Hy d r a ul i c Da mp e r s Pr e s s u r e Y ANG Ni n g - d u S i C h u a n L i n f e n g Ae r o h y d r a u l i c Ma c h i n e r y C o ． ， L t d ． ， G u a n g h a n 6 1 8 3 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e o p e r a t i o n a l p r i n c i p l e a n d b a s i c s t r u c t u r e o f h y d r a u l i c d a mp e r s ， a p p l y i n g Ne wt o n’ S me c h a n i c s a n d fl u i d me c h a n i c s t o b u i l d t h e m a t h e m a t i c a l mo d e l o f h y d r a u l i c d a mp e r s wh i c h i s r e l a t e d t o o i l c o mp r e s s i b i l i t y ． S i mu l a t e t h e ma t h e ma t i c a l mo d e l o f h y d r a u l i c d a mp e r s b y u s i n g M AT L AB／ s i mu l i n k u n d e r t h e c o n d i t i o n o f a p a r t i c u l a r i n p u t t o r q u e ， s t u d y i n g t h e i mp a c t o n t h e c h a n g e r u l e o f h y d r a u l i c o i l c a v i ty p r e s s u r e c a u s e d b y o i l c o mp r e s s i b i l i ty． T h e s i mu l a t e r e s u l t s s h o w t h a t o i l c o mp r e s s i b i l i ty d e l a y e d t h e o u t p u t o f h y d r a u l i c d a mp e r s c a v i t y p r e s s u r e a n d a ffe c t t h e c h a n g i n g r e g u l a r i t y o f t h e mo v e me n t p r o c e s s wi i n t h e l u me n ． Na me l y ， h y d r a u l i c d a mp e r s wi l l n o t e l i mi n a t e t h e v i b r a t i o n c o mp l e t e l y i n t h e p r o c e s s o f wo r k b e c a u s e o f t h e c o mp r e s s i b l e c h a r a c t e r i s t i c s o f o i l ． T h e e f f e c t t h a t p r o d u c e d b y o i l c o mp r e s s i b i l i t y o n t h e p e r f o r ma n c e o f h y dra u l i c d a mp e r s s h o u l d b e d e c r e a s e i n t h e p r o c e s s o f ma n u f a c t u rin g h y dra u l i c d a mp e r s ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c d a mp e r ；ma t h e ma t i c a l m o d e l ； o i l c o mp r e s s i b i l i t y；a n a l y s i s 0 引言 飞机在起降和滑跑 过程 中 ， 前轮的摆振是常见的 现象 ， 迄今为止 ， 防止前轮摆振最有效的方法是装置液 压减摆器 ， 当前轮发生摆振时 ， 引起飞机前轮摆振 的能 量通过 防扭臂 和其他机 构传递到液 压减摆器 的摇 臂 上 ， 摇臂和拨杆带动活塞与前轮 同步摆振u 。在此过程 中， 油液 的运动会吸收引起前轮摆振的能量 ， 并以热能 的形式散失掉这些能量 。由于油液的可压缩特性 ， 液 压减摆器腔内的压力会 以某种液压减摆器特有的规律 发生周期性 变化 ， 油液压力的变化影 响液压减摆器的 防摆效果。因此 ， 有必要研究液压减摆器工作时其腔 内压力的变化规律。 1 液压减摆器的原理 液压减摆器的工作原理及结构如图 l 所示 ， 壳体 和活塞形成左 、 右两个油腔 ， 在活塞轴 向方 向上有一长 油孔 ， 将左 、 右两个油腔连通 。液压减摆器在进行 防摆 收稿 日期 2 0 1 5 0 5 1 4 作者 简介 杨 宁都 1 9 8 5 一 ， 男 ， 甘肃 会宁人 ， 工程师 ， 硕土 ， 主要从 事液 压技术方面的工作 。 4 8 工作时 ， 活塞在壳体内部做衰减正弦运动 ， 其与拨杆 的 运动形式 同步 ， 在此过程中 ， 迫使减摆器腔内的油液通 过长 油孔运动 ， 并在油液的运动 过程 中产生局部压力 损失和沿程压力损失， 将机械能转化为热能， 即将引起 飞机前轮摆振的能量以热能的方式消耗掉。 l 2 3 4 5 卜壳体2 一 阻尼3 一 。平衡 位置4 一 拨杆5 一 活塞 图 1 液压减摆器结构示意 图 2 液压减摆器数学模型的建立 2 ． 1液压减摆器运动微分方程 F， 西 mY 4 △ p 1 式两端乘 以常数 ， 得 L F m 戤 A L ‘ △ p 式中 卜活塞受到的外力 ； m 活塞质量 ； c 阻尼系数 ； 1 2 Hy d r a u l i c s P n e u m a t i c s S e a l s ／ No ． 0 1 ． 2 0 1 6 活塞位移 ； A 活塞面积 ； ￡ 拨杆长度 ； △ p 左 、 右腔 内压力之差 。 2 ． 2 流体流动微分方程 假设减摆器活塞 向右运动 ， 在运动过程中 ， 右腔 的 油液通过 阻尼小孔流 向左 腔。考虑到油液 的压缩性 ， 从 阻尼小孔流 出的油液 流量 Q ． 和从 阻尼小孑 L 流人的 油液流量 Q ， 为 Q I - “ 一V E L 3 k x- E 4 式 3 和式 4 中 ， I ， 2 。将 3 式 和 4 式 合并得 k Q X - 卸 老 d t 5 式 巾 Q． 从阻尼,, J qL 流出的油液流量 ； Q ， 从阻尼s l qL 流人 的油液流量 ； c 流量系数 ； 产一_4 qL 截面积 ； P 高压腔压力 ； P ， 低 压腔压力 ； k 流量放大系数 ； k ， 流量压力放大系数； 右腔的油液体积； 左腔的油液体积 ； 油液总体积； 卜油液弹性模量 。 2 ． 3 液压减摆器传递函数的建立 对 2 式和 5 式进行拉 氏变换得 L F s m L S X s A L P s 6 Q s 一 k P s A S X s ‘ s P s 7 根据 6 、 7 式可得 图2 所示的方块图。 图2液压减摆器方块图 液压减摆器的传递 函数为 G s k Q - A s 8 3 仿真分析 ] 在 MA T L A B ／ S i mu l i n k环境 下 ， 液压减摆 器 的输 入 信号为 L F M Ms i n w t ， 对液压减摆器数学模型进行 仿真。不考虑油液压缩性和考虑油液压缩性时液压减 摆器腔内压力的仿真曲线如图3 ～ 图5 所示。 乏 图3 不考虑油液压缩性时液压减摆器腔内压力曲线 } 差oI o 鹾二 j 一 2 时间 f ／ s 图4 E _- 5 4 MP a时， 液压减摆器腔内压力曲线 眦 问 t ／ s 图5 E 4 8 4 MP a 时。 液压减摆器腔内压力曲线 如图3 所示， 在正弦信号的激励下 ， 不考虑油液的 压缩性时 ， 液压减摆器的输出响应是规则正弦曲线。 如 图4 、 图5 所示 ， 考虑油液 的压缩性 时， 液压减摆 器的输出响应是周期性变化的光滑曲线。 如 图3一图5 可知 ， 当液压减摆器活塞处 于平衡位 置时 ， 油液压缩性对 液压减摆器腔 内压力影响的表现 形式 为压力延迟输 出， 即出现短暂的 0 压力值 。由于油 液本身 的可压缩特性 ， 其输 出曲线相邻 的波峰和波谷 所对应的压力值不对称， 这使得液压减摆器在工作中 会 因为 能量 吸 收 的 不对 称 而 存 在再 次 出现振 动 的 可能。 但随着油液体积弹性模量的增大， 即油液的可压 缩性减弱 ， 液压减摆器腔 内压力 的输出曲线相对较趋 于正弦 曲线 ， 但相邻 波峰波谷所对应 的压力值不对称 的现象和短暂的O 压力值依然周期出现。 4结论 液压减摆器在正弦输入信号的激励下 ， 由于油液 压缩性 的影 响 ， 其输 出响应存在滞 后现象 。液压减摆 49 液 压 气 动 与 密 t d ／20 1 6年 第 O 1 期 d o i l O ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 1 3 齿轮泵中变位齿轮的参数化设计与实现 史 诺 ， 刘 琼 ， 鲁剑啸。 1 ． 杨凌职业技术学院 机电工程分院， 陕西 杨凌7 1 2 1 0 0 ； 2 ． 杨凌职业技术学院 信息工程分院 ， 陕西 杨凌7 1 2 1 0 0 ； 3 ． 延安大学 化学与化工学院， 陕西 延安7 1 6 0 0 0 摘要 变位齿轮是齿轮泵的核心元件， 根据变位齿轮的加工原理， 利用 P R O ／ E软件平台进行了参数化建模 ， 并通过仿真分析得出的 变位齿轮机构的运动规律校验了模型的有效性 ， 为齿轮泵的优化设计及后期的加 制造提供了必要的参考。 关键词 齿轮泵； 变位齿轮； P RO ／ E； 参数化设计 中图分类号 T H1 3 7 文献标 志码 A 文章编号 1 0 0 8 ～ 0 8 1 3 2 0 1 6 0 1 ～ 0 0 5 0 0 3 P a r a me t r i c De s i g n a n d I mpl e me n t a t i o n o f Ge a r s wi t h Ad de n d u m M o d i tic a t i o n f o r Ge a r Pu mp S H I N u o ， 己 ， Q i o n g ， L UJ i a n - x i a o 1 ． C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ， Y a n g l i n g V o c a t i o n a l ＆T e c h n i c a l C o l l e g e ， Y a n g l i n g 7 1 2 1 0 0 ， C h i n a ； 2 ． Co l l e g e o f I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g ， Y a n g l i n g Vo c a t i o n a l ＆ T e c h n i c a l Co l l e g e ， Ya n g l i n g 7 1 2 1 0 0 ， Ch i n a ； 3 ． C o l l e g e o f C h e mi c a l E n g i n e e r i n g ， Y a n ’ a n Un i v e r s i t y , Y a n ’ a n 7 1 6 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ge a r s wi t h a d d e n d u m mo d i fic a t i o n a r e t h e c o r e c o mp o n e n t o f t h e g e a r p u mp ． Pa r a me t r i c mo d e l i n g wa s c a r r i e d o u t a c c o r d i n g t o t h e g e a r ma c h i n i n g p r i n c i p l e i n P RO／ E s o f tw a r e p l a t f o r m． I t i s o b t a i n e d t h e m o t i o n o f t h e g e a r me c h a n i s m b y s i mu l a t i o n a n a l y s i s ， a n d t h e v a l i d i t y o f t h e mo d e l i s v e r i fi e d b y t h e mo t i o n ． I t p r o v i d e s t h e n e c e s s a r y r e f e r e n c e f o r t h e o p t i mi z a t i o n d e s i g n o f t h e g e a r p u mp a n d t h e ma n u f a c t ur e o f t h e l a t e r s t a ge s ． Ke y wo r d s g e a r p u mp ； g e a r s wi t h a d d e n d u m mo d i fic a t i o n ； P RO／ E； p a r a me t r i c d e s i g n 0 引言 齿轮泵是液压系统 的动力元件 ， 由于结构简单 、 T 作可靠 ， 与叶片泵 、 柱塞泵相 比 ， 其应 用最为广泛” 。 在齿轮泵 的实 际应用 中， 通常采用较少 的齿数来实现 减小整体尺寸 ， 增大输油量等 目的。对于齿数小于 1 7 的标准齿轮 ， 在加工时不可避免 的会产生根切 ， 因此齿 轮泵中普遍采用了变位齿轮。变位齿轮的结构参数应 根据流量脉动率、 单位排量体积、 径向力等因素综合确 定 ， 建立变位齿轮的三维模型有助于齿轮泵的改进与 收稿 日期 2 0 1 5 0 6 0 8 作者简介 史诺 1 9 8 5 一 ， 男， 陕西杨凌人， 讲师 ， 硕士 ， 主要从事液压与 气动技术的教学与研究工作。 器在其运动过程中 ， 腔 内压力会周期性的出现压力 峰 值的不对称和短暂 的0 压力值 ， 这对防摆效果产生不利 影响。所 以， 在液压减摆器 的生产制造时 ， 应尽量减小 油液压缩特性对液压减摆器性能的影 响。 参考文献 [ 1 】 杨安元， 王绪奇， 章迎节． 一种旋板式减摆器性能测试试验 台设计l J 】 _ 液压与气动， 2 0 1 4 ， 9 1 1 4 1 2 0 ． [ 2 ] 诸德培． 摆振理论及防摆措施【 M] ． 北京 国防工业出版社 ， 1 98 4 21 6-21 8． 5 0 优化 1 。P R O ／ E软件是目前广泛应用的三维软件， 利用 它的参数化技术可大 幅度提高设计效率与精度 ， 本文 基于 P R O ／ E软件进行 了变位齿轮 的建模 ， 具 有一定的 应用价值 。 1 变位齿轮的建模思路 变位齿轮 的加工方式分为径向变位和切向变位两 种 ， 径 向变位改变 的是标准刀具对齿轮毛坯 的相对位 置 ， 切 向变位改变 的是标准刀具 的齿槽宽 。径 向变位 较为常见 ， 如图 1 所示 ， 加工 时先将刀具的中线沿径 向 偏移被加工齿轮分度圆一定的距离 ， 然后切制毛坯 ， 偏移 距离 即变位量 ， 可以用变位 系数 与模数 m的乘积来表 示 ， 当 0时， 称为正变位， 当 0时， 称为负变位 - 。 - - - - - - - - - 【 3 I3 王占林， 李培滋． 飞机液压传动与伺服控制 下册 【 M】 ． 北京 国防工业出版社 ， 1 9 8 3 2 1 4 2 1 5 ． [ 4 】 张丹丹， 张明． 前轮转弯系统减摆性能分析【 J f． 机械设计与制 造工程 ， 2 0 1 5 ， 4 4 2 2 1 - 2 6 ． [ 5 l 徐长城． 舞台防火隔离幕驱动机液压阻尼系统设计及阻尼 力计算[ J 】 ． 液压与气动 ， 2 0 1 3 ， 4 4 9 5 2 ． [ 6 】 向锦武， 杨冬梅． 飞机起落架摆振的阻尼特性影响『 J 1 ． 北京航 空航天大学学报 ， 2 0 0 5 ， 3 1 1 2 1 3 5 8 1 3 6 2 ． [ 7 ] 石辛民， 郝整清． 模糊控制及其 M AT L A B仿真f M1 ． 北京 清华 大学 出版社 ， 北京交通大学 出版社 ， 2 0 0 8 1 0 2 1 0 3 ．