simulink高速碰撞实验台驱动器设计(5)
对驱动装置的三文模型分析及测量得出气缸的主要参数如表2.2所示
表2.2.驱动气缸的主要参数
气缸参数 参数值
气缸活塞有效面积 50.2655
高压腔初始容积 6.535L
活塞及活塞杆质量 8.9772Kg
气压缸活塞有效工作行程 70mm
浮动缓冲块质量 3.452Kg
缓冲块复位弹簧刚度 4960N/m
活塞复位弹簧刚度 5970 N/m
2.3.1 浮动缓冲块设计
解开驱动器卡锁，活塞及活塞杆在其有效工作行程内获得一个速度，在工作行程末端与缓冲块发生碰撞。缓冲块被撞击后获得一个速度，在缓冲块与外筒之间充有制退液，通过液压减速的方式来消耗缓冲块的动能，这样可以很大程度地减少活塞与缓冲块的运动动能，有效避免了缓冲块对气缸外筒的直接撞击，大大增加了气缸的工作可靠性。缓冲块行至缓冲行程末端时，有一定的残余速度，缓冲块与前盖凸起部分发生碰撞，运动停止。缓冲块与缸体的装配示意图如图2.2。
图2.2 缓冲块与气压缸外筒的连接配合示意图
在设计缓冲块与气压缸外筒的连接时，为便于整体结构的装配与拆卸，设计了连接衬套部件，连接衬套与气缸外筒及缓冲块直接连接，用前盖的凸起部位进行横向定位。缓冲块以及前盖设有复位弹簧槽，在活塞与缓冲块碰撞，缓冲块与前盖凸起部位碰撞时，可有效保护弹簧。浮动缓冲依靠的主要是液体流经沟槽时产生的液压阻力，需要根据缓冲块的结构特征建立液压阻力方程，由于液体流动情况复杂，需要对模型做以下假设：
(1)以外筒为惯性坐标系;
(2)液体不可压缩;
(3)液体流动为一文定常流动；
(4)忽略液体流经槽型通道时的收缩现象。
计缓冲块移动速度为V，流液孔密度为 ；外筒紧缩处右侧为 区，左侧为 区；缓冲块有效活塞面积为 ，缓冲块与外筒间流液面积为 ；流液流经外筒紧缩处时绝对速度为 。
1）液体流过外筒紧缩处流动速度计算
由于液体不可压缩，缓冲块运动时被缓冲块工作侧面排挤的液体体积为
（2.5）
液体流经缓冲块外筒紧缩处的体积为
（2.6）
联立式(5)和式(6)可得
（2.7）
2）缓冲块所受液体的压力计算
根据伯努利方程，分别列出浮动缓冲块在前冲过程和复位过程中液体流动速度与压力的关系式，假设其中的动能修正系数 。
在浮动缓冲块前冲过程中， 区空间不断扩大而形成真空，可认为压强为0；假设工作腔内充满液体，则 区的液体流动速度与缓冲块速度相同。伯努利方程：
（2.8）
因为式(8)中 =0， = ， 为液压阻力系数，通常取 =1.4-1.6。将式（7）代入式(8)中可得：
（2.9）
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