推移千斤顶控制回路的simulink仿真模型的建立

谭爱兵

（晋城煤炭规划设计院，山西 晋城 048000）

1 推溜移架的工作原理

见图1。

图1 推溜移架工作原理

这种推移装置推移千斤顶不是直接安装在液压支架的底座和刮板机槽帮之间，其两端分别同支架底座和推移框架相连。当推移千斤顶的有杆腔进液，无杆腔回液时，活塞杆缩回带动推移框架向前移动，实现推溜（以支架为支点）；当无杆腔进液，有杆腔回液时，缸体伸出，带动支架底座向前移动，实现移架(以刮板输送机为支点)。为防止相邻支架移架时输送机被拉回，在推移千斤顶的有杆腔油路上加设了由液控单向阀和安全阀组成的控制阀，其中安全阀的调定压力略低于推移千斤顶的最大工作压力。

2 推移千斤顶控制回路的功率键合图与状态方程

推移千斤顶在推溜、移架过程中，安全阀不参与工作，故建立功率键合图时不考虑。液控单向阀在一定开口量下较为稳定的工作，按液阻Ryd处理。三位四通换向阀对动态特性起主要作用。它的阀芯与阀套的相对位置形成了4个控制口，各个控制口的液阻分别用R1~R4表示。推溜、移架过程中不仅具有不同的惯性元，而且具有不同的负载阻力。推移千斤顶一般都是近水平放置，由自重产生的阻力很小，可以忽略不计。由以上分析，绘制了功率键合图，见图2。

图2 推移控制回路的功率键合图

图中pi1、pi1：第i段主进液管路对应支路进入换向阀乳化液的压力和流量；R1、R2、R3、R4：换向阀四通道的液阻；Pyd：液控单向阀的液阻；pi2、pi2：对应第i段回液管的换向阀流出的乳化液的压力和流量；A1、A2、C1、C2、V1、V2：分别为推移千斤顶活塞腔和活塞杆腔的面积，液容和液体体积；Rft、Rfy：推溜、移架时推移千斤顶的黏性阻尼；Ft、Fy：推溜力与移架力；Imt、Imy：推溜的惯性元和移架惯性元；Pmt、Pmy：推溜的动量和移架的动量；y为移架标志，t为推溜标志。

由以上功率键合图导出的状态方程如下：

移架状态方程：

推溜状态方程：

3 推移千斤顶控制回路的仿真模型

在数字仿真研究的过程中，当所研究对象的数学模型被确定之后，就要运用相应的数值计算方法进行求解计算，以获取系统的动态响应。本部分运用目前广泛使用的工程科学计算软件Matlab中的Simulink工具箱对其建立仿真模型。建好的模型见图3。

图3 移架阶段的仿真模型

4 结束语

影响推移千斤顶控制回路动态特性的因素有好多，但要找到其主要的影响因素，必须找到合适的方法，建立合适的仿真试验模型。由于液压技术中的非线性过程多，液压流体力学的公式很多是经验公式，形式复杂，使得人们在仿真时必须慎重选择仿真软件和程序语言。文章所用的simulink仿真软件正好是目前最为实用和最为方便的软件。采用simulink的动态仿真功能就能将前面建立的动态特性数学模型转化为易于计算机求解的仿真模型，为以后能够精确地进行动态特性的仿真，找到影响动态特性的因素奠定了坚实的基础。参考文献:

图4 推溜阶段的仿真模型

[1]黄自强,何青则,何振华，液压支架的技术现状及发展趋势，山西机械。2000.（4）49-50

[2]寇子明，液压支架动态特性分析与检测，北京：冶金工业出版社，1996

[3]李颖，朱伯立，张威，Simulink动态系统建模与仿真基础，西安：西安电子科技大学出版社，2004.

[4]潘亚东，功率键合图概论，重庆：重庆大学出版社，2002

[5]安林超，支架立柱液压系统动态特性仿真，[硕士论文]太原：太原理工大学，2009.5