中山登高车    如何开展液压马达式登高车主动稳定杆系统的动力学建模??

 

     中山登高车   如何开展液压马达式登高车主动稳定杆系统的动力学建模??   登高车中山, 中山登高车公司, 中山登高车租赁  液压马达的选择与输出特性,  液压马达也被称为油马达，是液压系统的一种执行元件，通过液压系统提供的液压油压力控制马达输出轴的转矩和转速。本文中选用液压马达作为登高车主动稳定杆的激励器，其油压、排量、转速和转矩等参数直接影响主动稳定杆系统的防侧倾性能。液压马达可分为径向柱塞式、轴向柱塞式、摆动式和齿轮式等，径向柱塞式液压马达体积较大，存在转矩脉动，低速转动时稳定性差；轴向柱塞式液压马达瞬时总转矩是脉动的，并且由于结构约束，产生的最大转矩较小；齿轮式液压马达压力和流量脉动大，容积效率低，工作时噪音较高，而且其密封性差，输入油压力不能过高，不能产生较大转矩；摆动式液压马达分为双叶片式摆动液压马达和单叶片式摆动液压马达，双叶片式摆动液压马达较相同参数的单叶片式摆动液压马达的输出转矩大，并具有体积小、结构紧凑、流量均匀、效率高以及动作灵敏等特点，且在内部结构上具有对称性，因此，根据实际要求，选用双叶片式摆动液压马达。液压马达的主要性能参数为：最大直径90mm，总长度160mm，转子最大夹角1500。双叶片式摆动液压马达设置在主动稳定杆本体上，其转子与主动稳定杆的左侧扭杆连接，定子与主动稳定杆的右侧扭杆连接，叶片将液压马达分隔为若干个油腔，通过改变油腔内液压油的压力和流量控制液压马达输出的转矩和转速，进而控制作用于主动稳定杆两端的扭矩，从而抵消车身倾斜力以使车辆保持稳态行驶。双叶片式摆动液压马达的实际输出转矩T𝑚：T𝑚=T𝑡𝜏，T𝑡为液压马达理论输出转矩，𝜏为液压马达机械效率。T𝑡=∆𝑃𝑉2𝜋(2-2)∆P=𝑃𝑖−𝑃𝑜，∆P为液压马达进油口和出油口压差，𝑉为液压马达排量，𝑃𝑖为液压马达进油口压力，𝑃𝑜为液压马达出油口压力，所以T𝑚=(𝑃𝑖−𝑃𝑜)𝑉2𝜋𝜏    因此，可以通过控制液压马达进油口与出油口的压差来控制液压马达的实际输出转矩，通过控制液压油进出口方向可以控制液压马达的旋转方向，进而可以控制稳定杆两端的扭转方向。

    主动稳定杆系统动力学建模,  为了使登高车主动稳定杆系统具有更佳的防侧倾性能，需要对主动稳定杆系统实施合适的控制策略，因此必须建立能够全面反映登高车主动稳定杆系统在实际运行时的非线性数学模型，即动力学模型，得到登高车主动稳定杆的激励器液压马达输出转矩与登高车运行参数的动力学关系，才能对登高车主动稳定杆系统实施合适的控制策略。

    动力学建模方法, 主动稳定杆系统作用于车辆底盘上，对其进行动力学建模需要考虑整车的运行状态以及对其产生的作用力，比较常见的动力学建模方法有牛顿力学法、拉格朗日法、凯恩动力学法以及变分原理等。由于凯恩动力学法和变分原理十分复杂繁琐，未知参数较多，在实际工程中应用很少，牛顿力学法和拉格朗日法相对简单方便，是实际工程应用中最为常见的动力学建模方法。牛顿力学法适用于平动系统和转动系统的建模，对于平动系统：∑𝐹𝑥=𝑀∙𝑎𝑥，𝐹𝑥为𝑥方向上的力；𝑀为物体质量；𝑎𝑥为𝑥方向上的加速度。对于转动系统：∑𝑇𝑥=𝐼𝑥𝑥∙𝛼𝑥，𝑇𝑥为绕𝑥轴的力矩；𝐼𝑥𝑥为绕𝑥轴的转动惯量；𝛼𝑥为绕𝑥轴的角加速度。在研究较复杂的系统时，常常将复杂系统简化为一个力学模型，这种力学模型主要由惯性元件、弹性元件和阻尼元件构成，这些元件可组成单自由度系统或多自由度系统。比较常见的单自由度系统如单自由度弹簧-质量块系统，对此类系统建模是将质量块作为一个分离体进行受力分析，然后根据牛顿力学法列出运动平衡方程：𝑚𝑥̈=∑𝐹𝑢(2-7)对于多自由度系统，对此类系统建模需要将每个质量块进行隔离，然后分别对其进行受力分析，拉格朗日法是从能量的角度出发，建立动能、势能和功之间的标量关系，进而来研究系统的动力学问题，拉格朗日的方程如下：𝑑𝑇为系统总动能；𝑞𝑖为系统的广义坐标；𝑄𝑖为对应广义坐标𝑞𝑖的广义力。其中，拉格朗日的方程可以有以下三种表达式：（1）若系统为保守系统，仅有势力的作用，广义力𝑄𝑖=−𝜕𝑉𝜕𝑞𝑖,则拉格朗日的方程为：（2）若系统不仅仅只有势力的作用，存在非势力，则拉格朗日的方程为：3）若系统因能量耗散函数D而引发的阻尼力也从广义力中被分离出来，则拉格朗日的方程为：主动稳定杆系统模型作为一复杂的动力学模型，可根据车辆运动状态和力矩平衡来建立其动力学方程，为减少在动力学建模过程中出现不必要的未知因子，增加系统建模的复杂性，将根据主动稳定杆系统非线性的特点，采用牛顿力学法建立登高车主动稳定杆系统的非线性动力学模型，下面给出登高车主动稳定杆系统动力学模型的建立过程。

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