模型

图1.测试钻机原理图

测试钻机描述

泵模型由名为轴向活塞泵的子系统表示。用理想的角速度源模拟旋转泵的主要动器。泵输出通过管道，控制单元和可作为负载的可变孔口。为了测试控制单元响应可变负载，孔口在仿真期间改变其区域。更改配置文件由信号构建器块实现。

测试装置中的控制单元由名为压力/流量控制单元的子系统表示。泵控制的负载感测功能使用固定孔口。无论泵加载如何，控制单元都会保持跨越该孔的压差。控制单元在流量控制阀之后测量的泵输出压力和负载压力上的信号。基于这些压力，该单元产生轭位移，从而影响泵中成角度的旋转斜盘的角度位置。这有助于在流量控制阀上保持指定的压差，并防止泵压超过预设值。

测试钻机基本参数：

泵最大位移7.8877E-6 M ^ 3 / rad俯仰半径0.04 m活塞区域1.77e-4 m ^ 2活塞5个最大活塞行程0.06 m旋转斜盘最大角度35°（0.6109 rad）臂长度致动器和旋转斜盘枢转点0.055 M旋转板致动器行程中风孔的底部在活塞室底部的孔口0.007 m泵最大额定速度260 rad / s（2482 rpm）最大压力270级额定流量1.1e-3 m ^3 / S.

所有基本参数都是通过的模型属性>回调>initfcn.选项。

轴向 - 活塞泵模型

正在研究的泵是一种带有五个活塞的轴向活塞泵。

图2.轴向活塞泵原理图

泵示意图如图2所示，其中：

1 - 搬运板

2 - 缸体（转子）

3 - 活塞

4 - 驱动轴

5 - 旋转斜盘

泵模型的框图如图3所示。

图3.泵模型

泵的每个活塞由称为活塞的子系统代表。这些子系统是相同的，并连接到以下泵模型的外部端口：

所有活塞（端口A）的吸入口连接到低压增压泵的输出，其用理想的液压源块模拟。增压泵的输出压力设定为5E5 PA。

轭连接到所有活塞的Y端口，从而作用于旋转旋转机构的成角度板。轭的位移受到硬盘的限制。

图4.活塞模型

活塞的模型（图4）基于单作用液压缸体，其通过旋转斜盘块机械地连接到驱动轴。圆筒也通过移入板可变孔口块液压地连接到端口A和B.端口A和B分别代表泵放电和进气口。

基于以下注意事项执行端口分配：

在活塞模型中，参数相位角每个移位板可变孔口块表示为相角A.和相角B.， 分别。所有五个活塞的相位角的值在轴向 - 活塞泵子系统屏蔽编辑器的初始化部分中计算。下表显示了它们的值以度为单位，在括号中提供的弧度中的相应值：

----------------------------------------------------------------------------------活塞姓名在|相角A |相角B |泵模型中的相位角|||旋转斜盘块----------------------------------------------------------- Piston_1 |0 |180（PI）|0 piston_2 | 72 (1.2566) |-108 (-1.885) | 72 (1.2566) Piston_3 | 144 (5.5133) | -36 (-0.8029) | 144 (5.5133) Piston_4 |-144 (-5.5133) | 36 (0.8029) |-144 (-5.5133) Piston_5 | -72 (-1.2566) | 108 (1.885) | -72 (-1.2566) ---------------------------------------------------------------------

活塞模型中的旋转斜盘块也需要分配相位角，以指定活塞相对于倾斜表面的位置。利用所选参考点，旋转斜板相位角的值与相位角的值一致，如表所示。

移衬板可变孔口块需要各自的活塞处的角位置。该功能由角度传感器块执行。

其他重要参数是气缸的行程和活塞相对于汽缸盖的初始位置。行程必须足够大，以允许活塞甚至在旋转斜盘的最大角度处往复运动

中风> 2 *Pitchradius.*晒黑（格光乐），

在哪里Pitchradius.汽缸块间距圆的半径，和格光乐是旋转斜盘的最大允许角度。

在该模型中，最大角度设定为35度（0.6109 rad），间距半径设定为0.04米，这使得行程大于0.056米。行程设定为0.06米。活塞初始位置必须等于冲程的一半以零初始旋转斜盘角度。但是，初始角度根据执行器的初始位置而改变其值。结果，使用等式计算活塞初始位置

在子系统掩码编辑器的初始化部分中执行活塞初始位置的计算。

压力/流量控制单元

控制单元的目的是实现两个功能:负载敏感和压力限制。负载敏感是通过保持流量控制阀的指定压差来实现的。在试验台模型(图1)中，流量控制阀采用可变面积槽块孔板进行模拟。阀门上游和下游的压力通过端口P和LSP传送到压力/流量控制单元(图5)。

图5.压力/流量控制单元原理图

这些压力作用在三通方向阀的侧面上，并将阀门成比例地移动到居中弹簧的压力差和设置。以这样的方式选择阀连接，使得增加的压差打开路径A-P并关闭路径A-T。致动器被布置为单杆差动液压缸，其杆连接到泵轭。如果杆在示意图所示的箭头的方向上移动，则泵位移增加。由于气缸有效区域之间的差异，如果两个汽缸腔室连接到泵，则置换增加，并且如果没有杆的腔室连接到罐，则减小。结果，随着泵的增加，阀门的压差增加到降低其位移，直到它返回预设值。阀门的弹簧预载是用等式确定的

压力限制功能的目的是防止泵压超过预设值。它用压力消除阀和LSP线中的孔口实现。压力释放阀设定为所需的最大值。当泵压达到该值时，阀门打开并导致阀的右腔室中的压力降低开口路径A-P。执行器向右移动，直到压力返回到预设值。

负载感测阀的模型采用三通方向阀，液压双作用阀致动器，压力 - 浮雕阀和固定孔口块构成，如模型图所示（图6和7）所示。

图6.压力/流量控制单元模型

图7. 3路阀压控模型

压差设定为20巴。3路方向阀路径A-T必须最初打开，以迫使泵在操作开始时增加其位移。为了执行负载感测功能，B端口（负载传感端口）的压力增加必须打开A-T路径并关闭A-P路径。这些是确定阀门端口连接到系统的原因。在模型中调整剩余的负载感测控制阀参数，例如弹簧刚度，阀门行程，阀门孔口区域等，以确保所需的精度，稳定性和数值效率。

压力限制功能用固定孔口和减压阀块的组合来实现。阀门设定为250巴。在这种压力下，通过固定孔口的流量增加，导致液压双作用阀致动器（图7中的块阀致动器的端口Y处的压力下降，最终降低泵的位移。

循环描述

模拟循环由具有不同负载条件的六个元件组成，其中可变区域插槽块。

该循环从零开口信号开始，然后开口为2.8,5.2,1，-0.8，最后，2.45 mm。在循环开始时，泵轴在260 rad / s（〜2500rpm）上旋转，泵轭初始位置设置为5 mm。伺服缸开始增加泵位移，泵压力缓慢积聚，并且在流量控制阀上的压差后，该过程在〜0.35秒落下，变得靠近预设20巴。载荷传感阀此时将〜1.2毫米打开。

在循环的接下来的三个部分期间，尽管载荷阀开口变化，泵实际上保持了相同的交付。

在1s时，负载阀实际上是完全关闭的，导致泵的压力上升。当压力达到270bar时，负载限制功能就占主导地位。当压力低于预设值时，泵返回负载敏感模式。

Simscape Logging的仿真结果

下图显示了泵活塞和负载内的流量。可以看到活塞压力的循环性质，以及泵的总体行为保持靠近其额定流速。

该图显示了负载感测和压力限制控制。即使负载变化，泵也使其额定流量为1.1 m ^ 3 / s，如泵输出压力图所示。然而，随着泵输出压力升高到其最大额定压力，压力限制控制调节轭位置，流速下降低于其额定流速。