压力补偿控制在立体车库液压系统中的应用

　　在垂直升降门式移动类自动化立体车库中举升臂是其关键部件,它的主要功能是将汽车举升到高位,使之越过其他汽车,机械臂才能完成存取动作。举升臂采用 电液比例节流调速回路以实现轻拿轻放的功能要求,但由于汽车的质量不等,举升臂所承受的负载变化较大,严重影响速度控制精度。为克服这一缺点,设计中采用 了压力补偿控制。

　　1　压力补偿原理

　　节流调速回路中,流量不仅与节流阀的过流面积有关,而且还受到节流口压力差的影响[1]。因此,只要保证节流口前后压差为一定值,则输出流量只与过流面积有关,而与负载压力和泵的输出压力无关。图1为定差减压型补偿器,根据阀芯上的受力,列出平衡方程[2]:

　　(p1-p2)A =k(x0-x) -Fs。

　　方程中:A—阀芯端压力作用面积;

　　Fs—作用在阀芯上的液动力;

　　x0,x—弹簧预压缩量和阀芯的位移。

　　

　　当x0>>x并忽略液动力Fs的影响,则只与弹簧的预压缩量和阀芯端面的面积有关,为一定常数。

　　

　　2　举升臂液压系统原理

　　举升臂液压系统采用定量泵供油,图2中溢流阀2作安全阀起过载保护作用。分流集流阀8作同步阀实现两液压缸的同步运动。单向溢流阀6和7使系统能承受一定 的超越负载[3]并起缓冲作用。回路中采用定差减压型压力补偿器3来稳定比例方向节流阀4进出口压差恒定不变。梭阀5的作用是自动选择A,B口的高压侧作 为反馈压力。

　　

　　3　构建AMEsim模型

　　AMEsim标准液压库没有提供减压型压力补偿器的子模型,需用HCD库构建。根据原理图1构建减压型压力补偿器模型,如图3。

　　

　　模型中的尺寸参数有:阀芯左端和右端的直径为15 mm;活塞杆直径为7 mm;弹簧刚度为5 000 N/m;弹簧预压缩力为100 N;阀芯开口量为0. 8 mm。

　　构建出减压型压力补偿器之后,依次从AMEs-im液压元件库中选取其他标准元件,连接压力补偿控制回路。由于在此只分析压力补偿控制,所以略去了同步回路,只取一只液压缸作为执行元件。如图4。

　　

　　4　仿真分析

　　4. 1　调速特性

　　构建模型后,设定系统压力为10 MPa,质量负载为100 kg,与质量负载相连的外加负载通过线性信号源12和信号-力转换器11调定系统所受负载的大小。与电液比例方向节流阀相连的线性信号源6调定节流口的开 度,电液比例方向节流阀的额定流量为40 L/min。为了仿真系统在不同负载下的调速特性,运用AMEsim批处理功能对系统进行仿真。负载批处理参数如表1,仿真结果如图5所示。