基于AMESim的两相交流液压系统的设计仿真

1、液压气动与密封/2010年第6期基于AMESim的两相交流液压系统的设计仿真王彪赵静一曾辉曹文熬(燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室,河北秦皇岛066004摘要:利用AMESim软件,建立两相交流液压系统模型进行仿真,得到系统的特征曲线,研究其动态特性,分析交流液压的优越性及在工程、矿山机械中应用的可行性并展望交流液压的发展前景。关键词:AMESim;交流液压;仿真中图分类号:TH137文献标识码:A文章编号:1008-0813(201006-0008-02Design Simulation of a Two-phase Alternative Hydraulic System

2、 Based on AMESimWANG Biao ZHAO Jing-yi ZENG Hui CAO Wen-ao(Hebei Key Laboratory of Heavy Machinery Fluid Power Transmission and Control,YanShan University,Qinhuangdao,066004,ChinaAbstract:Based on AMESim,a two-phases alternative hydraulic system could be built up and simulated,and the system charact

3、eristic curve could be drawn,to study its dynamic characteristics,analyze the advantages and feasibility used in engineering,mining machinery and look ahead its development prospects.Key Words:AMESim;alternative hydraulic;simulation0引言振动设备被普遍应用在冶金、矿业、工程机械等领域,一般实现振动的方法是使用偏心轮或者是弹簧机构,这些机构存在运行不稳定,噪声大,只能

4、实现简单动作,不容易控制等问题。交流液压系统是利用控制阀口的方向和流量,使一路液流或多路液流进行叠加,以产生交变或者脉动的液流,推动负载往复运动或者振动的系统。交流液压不仅具有直流液压所具有的如单位功率重量低、平稳可靠、自身润滑等优点外,在作为振动输出时,它还具有频率高、功率大、推力大以及可以实现复杂运动形式等优点。交流液压系统根据液流的相数不同,分为单相、两相和多相交流液压系统。由于系统的泄漏,压力冲击,效率等问题还有待于改善,所以对该系统的实验研究显得尤为重要。下面就两相交流液压系统进行设计及仿真,研究系统的特性。1两相交流液压系统的设计两相交流液压系统原理如图1所示,主要由油源,比例换向

5、阀,双作用液压缸,蓄能器,开关阀和单向阀等组成。利用控制器编程给比例换向阀输入相位相差180°的正弦信号,使两个工作油路产生相位差为180°的液流,两个液压缸做相对反向运动,利用蓄能器充当工作负载,并提供回程工作压力,使两个液压缸往复周期运动。油源调定工作压力为4MPa,调定蓄能器处的溢流阀压力为8MPa,用做安全阀。图1两相交流液压试验台系统原理图控制系统如图2所示。选择EPEC2024控制器,该控制器具有PWM输出,通过计算机给控制器编制程序,控制液压系统的各个阀动作,数据采集卡对系统中的压力,温度和液压缸活塞杆的加速度和位移进行采集,传入计算机,计算机对采集的数据进行

6、记录、处理和分析。图2系统控制和数据采集示意图收稿日期:2009-10-31作者简介:王彪(1985-,男,河北张家口人, 硕士研究生,就读于河北燕山大学机械工程学院机械电子工程专业,主要研究方向为机电控制系统。82两相交流液压系统的仿真研究系统的模型建立利用AMESim 软件建模仿真可分为四步:元件选 择及连接;为所有元件选择元件子模型;仿真参数的设定;设定仿真时间及步长进行仿真。仿真模型如图3所示。 图3AMESim 仿真模型在AMESim 中所有模型都被参数化,如蓄能器的容量、预置压力,液压缸的缸径、活塞杆径、行程,到油液粘滞摩擦系数、型号等等,都以参数形式设定。本文在仿真过程中根据两相

7、交流液压系统实际模型,试验所得数据,计算,设定主要参数,其他则保留模型默认设定。主要设定参数为:液压缸缸径为40mm ,活塞杆径为25mm ,活塞行程为300mm ,油源调定压力为4MPa ,两个正弦信号相位相差为180°,频率为1Hz ,幅值为150,蓄能器容量为4L ,预置压力为4MPa ,单向阀开启压力为0.05MPa ,溢流阀调定压力为8MPa 。两液压缸往复运动位移曲线,如图4所示,两液压缸做行程为41mm 的往复运动,由于给两个比例换向阀输入的电信号相位相差180°,所以两液压缸运动 图4两液压缸往复运动位移曲线相差半个周期,两液压缸做反向运动。两液压缸无杆腔油

8、口流量变化曲线如图5所示,其流量变化周期为1s ,相位相差180°。蓄能器流量曲线如图6所示,由于系统在刚启动时,其内部管路的油液压力较小,所以蓄能器流量曲线在启动时变化剧烈,0.5s 之后波形呈规律变化。两相液压系统相位相差180°,其叠加结果表现在蓄能器流量变化频率增大为原正弦信号频率的2倍,即2Hz 。图5两液压缸无杆腔油口流量变化曲线图6蓄能器流量曲线3结论在AMESim 软件仿真的基础上对两相交流液压系统进行设计,证实了此交流液压系统的可行性,试验台搭建的可操作性,为交流液压系统的进一步的试验研究提供了理论依据。实践证明,交流液压技术是促进工程、冶金、矿山机械发展的先进技术,各种液压振动装置已付诸实践。随着其理论,试验研究逐渐完善,其应用范围将越加广泛。参考文献1雷天觉.新编液压工程手册M.北京:北京理工大学出版社,2005.2赵静一,王巍,姚成玉,等.交流液压技术的研究现状及展望J.中国工程机械学报,2003,1(1:112-116.3庄风赞.交流液压的原理与应用J.机床与液压,1978(2:1-9.4王积伟,王雁.液压交流流量发生器动态设计J.南京工学院学报,1