从化  太平镇、鳌头镇、温泉镇、良口镇,   吕田镇  升降车出租        升降车阀控缸油液有效体积弹性模量的影响???            建立了油液有效体积弹性模量的数学模型，从理论上分析了空气分离和油液汽化对于油液弹性模量的影响，建立了包含变体积弹性模量的阀控缸系统的状态方程。为了进一步体现液压油有效体积弹性模量对系统动态性能的影响，在0.5mm、20Hz的正弦激励信号下，仿真分析了油液含气量值分别为0.1%、0.5%、1.0%和3.0%时阀控缸系统的流量压力特性。 由于摩擦力作用，四种模型的位移响应均存在不同程度的滞后，且油液含气量越大，滞后时间也越长。另外，在0~0.1s的初始时间段内，系统响应的位移曲线表现出较大的差异，含气量越高，震荡状态越加明显，但在0.1s之后，位移曲线又较好地吻合在一起。当含气量为0.1%和0.5%时，系统能较好的跟随目标位置，当含气量超过1%时，活塞位移存在较大误差，当含气量增加到3%时，震荡加剧，波形出现失真。造成这种现象的原因是因为在初始阶段，系统的压力较低，此时有部分空气溢散在油液中，初始含气量越高，溢出的空气也越多，导致油液有效体积弹性模量急剧减小，使得液压缸的刚度降低，系统的固有频率减小，出现了不稳定的现象。而当压力升高到饱和压力以上时，大部分的空气都完全溶解到油液中，油液的弹性模量增大，各模型的系统刚度满足系统动态响应要求，因而位移曲线又重新吻合。

         含气量的变化对系统的动态特性产生了较大的影响。当油液含气量为3%时，无杆腔流量在伸出和缩回两个方向上存在不对称，并且出现了较高的波峰值，而含气量为0.1%时，无杆腔流量较为稳定。可见，含气量过高会严重降低系统的动态性能，甚至使系统出现不稳定。因此，在实际工程中，对于控制精度要求高的液压系统，应尽量降低油液中的含气量，以确保系统响应的稳定性。不同于位移响应的是，流量响应并不存在滞后，这表明初始流入无杆腔的油液都被压缩，当油压升高到足以克服摩擦力时，才驱动活塞杆运动，并且含气量越高，系统所需建压时间越长。同时在0~0.1s时间段内，随着含气量的增加，无杆腔流量在伸出和缩回两个方向上出现了不对称，并且随着含气量的增大，流量波动也变大。尤其是在0.05s时刻，含气量为3%的瞬时流量达到了70L/min，远大于低含气量的30L/min，这是由于在0.05s时，活塞换向使得无杆腔出现了压力突变，油液由于压缩特性其体积也发生了瞬时变化，进而产生了较大的流量波动。

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         无杆腔的压力也和位移与流量响应曲线保持着一个相同的特性。即不同模型的圧力曲线总体上拥有着相同的变化趋势，但是在初始时间段内，不同含气量的无杆腔压力表现出较大的差异，含气量越高，压力越低；而在响应的后期，各模型的压力响应又能很好地吻合在一起。造成这种现象的原因是由于含气量变化对于油液压缩特性的影响所致。油路中的压力都是来源于油液的压缩作用，当油液的含气量升高时，油液也变得越容易压缩，也就造成了高含气量的系统建压要比低含气量的慢。此外，油液的易压缩性也使得伺服缸抵抗干扰的能力变差，使得伺服缸在响应初期位移出现较大范围的波动，对应的无杆腔的容积也变化较大，导致无杆腔的压力也产生一定的波动。待压力升高到一定数值后，各模型的油液弹性模量相差不大，活塞杆位移也都趋于稳定，根据力平衡方程，各模型的输出力也应相同，所以不同含气量模型的无杆腔压力曲线很快地重合到一起。

           无杆腔油液有效体积弹性模量的变化曲线可以看出，在整个响应过程中，随着含气量的增加，油液有效体积弹性模量的值减小，尤其是在低压段，减小幅度更加明显。并且含气量越高，油液弹性模量的值波动也越大。当含气量为0.1%时，无杆腔的弹性模量在响应开始时就迅速上升为一个很大的稳定值；而当含气量为0.5%、1.0%和3.0%时，弹性模量的值分别在0.0241s、0.0279s和0.0413s之后才开始迅速上升，各模型的油液弹性模量达到一个稳定状态的时间分别为0.0349s、0.0454s、0.0902s和0.1441s，并依次稳定在1.69×104bar、1.66×104bar、1.62×104bar和1.47×104bar附近。可以看出，油液含气量在整个响应过程都对其弹性模量的值产生了较大影响。在响应开始时，较大的含气量会使油液弹性模量产生一个更严重的滞后现象；在响应初期，含气量的大小也影响着弹性模量的上升速度，含气量越高，上升速度越慢；在响应后期，高含气量的油液弹性模量波动较大，其稳态平均值也较小。  在整个响应过程中，无杆腔压力和油液有效体积弹性模量保持着相同的变化趋势，即随着含气量的增加，二者的值都相应减小，尤其是在低压段，减小幅度更加明显。油液弹性模量和压力的相互影响可以等效为一个变刚度的液压弹簧，弹性模量越高，系统刚度就越大，压力上升也越快；而压力比较大时，油液越难压缩，油液的弹性模量也就越大。这是由于空气在油液中的溶解度与压力呈正比，当压力较低时，大部分空气溢散在油液中，大大降低了油液的有效体积弹性模量。当压力升高时，空气逐渐溶解并达到平衡，虽初始含气量不同，但此时残留在油液中的气体都很少，油液有效体积弹性模量也相差不大。从以上分析可知，含气量的增加和压力的降低，都会使得油液有效体积弹性模量的值减小，导致伺服缸的刚度降低，动态性能变差。可见，仿真计算结果与理论分析保持较好的一致性。

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