管路动态对二次调节加载系统性能的影响

　　0 引言

　　在普通的液压系统分析中，一般忽略传输管道的动特性。 而实际上，传输管道内的流体具有沿长度方向分布的惯性、容性和阻性。 在对高压、大流量、管道刚性相对较小且动态性能要求较高的系统进行分析时，就必须考虑这些性质。 所以，本文针对管路的动态对轮桥二次调节加载系统的影响进行研究。

　　1 管路分段集中参数键合图模型

　　当考虑管路中流体的液阻效应、 液容效应和液感效应时，可将管路表示成图 1 所示的形式。实际上这些效应应当分布在整个管路中， 这里近似地将这些效应分别作为集中参数处理，根据键合图理论，可得到此管路的集中参数键合图模型，如图 2 所示。

　　当管路很长并受到高频激励时或者只研究管路本身的动态特性时，如果按图 2 所示的键合图模型来建立整个管路系统的动态模型，即将整个管路的液阻、 液容和液感效应均按一个集中参数处理，则误差比较大，因此，将整个管路沿长度分成数段，并将所有分段管路的键合图模型统一合并起来，即可得到整个管路的键合图模型，如图 3 所示。 在建立管路分段集中参数键合图模型时， 一般取 n≥9较为合理，本文取 n=9。

　　模型中，惯性元 Ii表示液体流动的液感效应，即第 i 分段管路的液感(i=1,2…n)

　　式中 ρ ———流体的密度，kg/m³;

　　L ———管路总长度，m;

　　n———管路分段数(无因次);

　　d———管路内径，m.

　　容性元 Ci表示由管壁弹性和流体压缩性形成的液容效应，表达式为

　　中 δ———管壁壁厚，m;

　　E———管壁材料的弹性模量，Pa;

　　βe———流体的体积弹性模量，Pa;

　　Ke———管路的表观弹性模量，Pa。

　　阻性元 Ri表示液体流动的阻性效应，它包括稳态液阻 Rsi和动态液阻 Rdi两部分。 稳态液阻 Rsi表征流量稳定时管壁对流动液体的黏性阻尼作用，层流状态下，其表达式为

　　式中 ν ———流体的运动黏度，m²/s;

　　Qi———管内流体的流量，m³/s。

　　动态液阻 Rdi表征流量脉动时管路中流体内部因流速不同而引起的黏性阻尼作用，层流状态下

　　2 轮桥二次调节加载系统物理模型

　　轮桥的结构如图 4 所示， 它主要由功率输入轴、一次输出轴、二次输出轴、轴间差速器、轮间差速器、左右轮行星轮减速器组成。 其中左右轮行星轮减速器是与传动桥相互独立的加载对象，在加载试验中，可以选择传动桥或左右轮行星轮减速器独立进行加载，也可以同时进行加载。 本文试验对象为传动桥和左右轮边行星轮减速器，并选择同时加载方式。