举升机构液压系统的动力学仿真分析

　　在现代高技术局部战争中，以雷达装备为代表的电子战更加白热化，除对雷达常规性能和抗干扰能力提出了相应的要求外，对雷达的机动性也提出了更高的要求.某大型雷达升降设备研究项目正是本着适应快速、准确、机动的战争要求而拟定的.本文将通过基于Adams的工具，对其翻转部分举升机构的液压系统的动力学特性进行仿真研究.通过控制重要结构参数，分析其对液压系统动态性能的影响.

　　1 结构分析

　　1.1 机械受力分析

　　升降设备的举升机构采用四平行杆机构(如图 1 所示)，以确保负载在举升过程中的姿态，满足运输状态下的高度要求.在举升时，由翻转油缸推动两根主动套杆，由于采用平行杆机构原理，负载在翻转过程中始终保持竖直状态.

　　分析对称一侧的套杆的受力如图 2 所示.设OC = l，OA = m，OD = n，将左右两杆作为一个整体进行分析.油缸的推力为 F，套杆的重力为 G，负载的重力为 T.易知 Ny+ N'y= T/2，当套杆转过一很小角度 d 时，由能量守恒定律有

　　化简后得

　　在 AOD 中有

　　由式(1)、式(2)得 F =Gl + Tl/2ncossin，可以看出举升机构在初始位置时， 和 最小，F 最大，在起升机构的起升过程中随着角度的增大起升部的重力矩减小,所需动力也在减小.因此举升机构在刚开始运动时，加速度应缓慢增大，以降低油缸总的最大推力.

　　1.2 液压原理简介

　　翻转油缸采用标准元器件进行设计，以保证其适用的广泛性.它的工作原理为在液压缸举升时，油箱中的油液通过过滤器、油泵、三位四通阀的左位、液控单向阀、单向阀到达液压缸的无杆腔，有杆腔的油通过防爆阀、节流阀、液控单向阀、三位四通阀的左位、空气过滤器回到油箱.液压缸下降时，油液通过空气过滤器、三位四通阀的右位、液控单向阀、单向阀、防爆阀到达有杆腔，无杆腔的油通过节流阀、液控单向阀、三位四通阀的右位、油泵、过滤器回到油箱，如图 3 所示.

　　三位四通阀采用电磁换向由电信号操纵，不论操纵位置远近，控制都很方便.当油路中油压过大时，部分液压油将通过溢流阀直接回到油箱来降低压力，以起安全阀的作用，防止过载，损坏机构.防爆阀用于防止举升或下降过程中，油管突然破裂，机构由于重力导致的快速坠落.在两侧分别有压力表和流量表，可以实时观察液压系统的状况，便于发现问题.

　　2 实体建模

　　2.1 建立机械模型

　　在 Adams/View 中，首先设置重力加速度为y方向 9.80665 m/s2;模型单位设置为 Newton，Kilograms，Meters 和 Seconds.根据设计要求，按照基本尺寸 1∶1 的比例进行建模，充分利用 Adams中丰富的几何图形库、力库和约束库，通过简单的连接和布尔运算按照图 1 的模型创建升降设备模型.定义设备的材质为钢结构.材质定义后，Adams/View 根据几何体体积和密度自动计算质量和转动惯量.