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带差动缸的再循环驱动装置

本例演示了带差动缸的双向液压驱动装置的工作原理。 泵的出口连接到B缸，而A缸则通过由正弦波信号控制的三通分配阀，在泵和液压油箱之间切换。

当A缸连接到泵时，两个缸内的压力会趋于平衡。 然而，由于A缸活塞的有效面积较大，该侧的推力大于B缸的推力，从而导致活塞杆伸出。 当A缸连接到油箱时，活塞杆开始回缩。

模型总视图

image.png

机械载荷子系统

作用在气缸活塞杆上的外部载荷由常规的弹簧-阻尼子系统表示。活塞杆的运动导致50公斤质量发生位移。

image.png

外部条件子系统

气缸产生的热量通过两种途径散逸：一是通过气缸壁向空气中散逸，二是通过液压油将热量带入主油路。 该模型右侧设有散热器，用于将液压油温度维持在20摄氏度。

示意图中的热质量（5 公斤）可模拟气缸体内的蓄热效应，以及液压系统中冷却和加热速度较慢的部分，从而平滑温度的剧烈波动。

image.png

仿真结果

In [ ]: 
engee.addpath(@__DIR__)
model = engee.open("reciprocal-actuator-with-differential-cylinders.engee");
data = engee.run(model);

我们绘制几幅反映该系统工作状况的图表：

In [ ]: 
plot(data["pistonPosition"].time, data["pistonPosition"].value,
     title="气缸活塞杆的位置（米）", legend=false, 
     lw=2, titlefont=font(11), size=(800,400))
Out[0]:
In [ ]: 
valve_area_PA = data["三通阀 (TJ).orifice_pa.orifice_area"];
valve_area_AT = data["三通阀 (TJ).orifice_at.orifice_area"];
plot(valve_area_PA.time, 1000 .* [valve_area_PA.value valve_area_AT.value],
     label=["P-A孔" "A-T孔"],
     title="三通阀的开启面积（毫米）", lw=2, titlefont=font(11), size=(800,400))
Out[0]:
In [ ]: 
force_A = data["双作用执行器 (TZH).chamber_a.F"];
force_B = data["双作用执行器（TZH）.chamber_b.F"];
plot(force_A.time, [force_A.value force_B.value],
     label=["A方" "B方"],
     title="作用于驱动装置每一侧的力（N）", lw=2, titlefont=font(11), size=(800,400))
Out[0]:

图表中显示了：

  • 三通阀的开启面积

  • 往复运动过程中作用于驱动器各侧的力。

结论

此类驱动装置的应用范围非常广泛。凡是在空间受限但需要长行程的场合，都会使用它们，常见于挖掘机、装载机、推土机、 联合收割机和拖拉机、压力机和机床中，作为航空和航天领域的电液静压驱动装置，以及在千斤顶和起重机中。

本例展示了如何计算液压驱动装置的工作参数，以避免错误并优化系统性能。

示例中使用的块