【基于AMESIM的自卸汽车液压系统的探究12000字（论文）】

基于AMESIM的自卸汽车液压系统的研究摘要近年来，由于液压启闭机不可替代的优越性和随着液压技术的迅速发展，尤其是现代控制理论和计算机的发展，启闭机的设计与制造水平的提高，并减小设备成本。本论文研究的内容是针对目前液压启闭机存在的主要问题，设计出一种新型的液压启闭机基于AMESIM的汽车液压系统，并对其速度控制系统经行数学建模，运用控制理论的思想，经行控制参数与控制策略研究，改善其控制精度。本论文主要研究的工作如下:1、分析研究目前液压启闭机基于AMESIM的汽车液压系统存在的主要问题，提出有效的解决方案；2、研究液压启闭机平衡问题产生的原因，提出几种平衡保压回路方案，然后对这儿种平衡保压回路方案经行比较分析，最后得出一套有效的平衡保压回路方；3.研究液压启闭机在速度控制方面存在的主要问题及其产生的原因，提出几种平衡速度控制回路方案，然后对这几种速度控制回路方案经行比较分析，最后得出一套有效的速度控制回路方案，设计了基于AMESIM的汽车液压系统。关键词：液压启闭机，自卸启闭，设计，控制系统目录1绪论 42液压启闭系统 42.1液压启闭系统介绍 42.2液压系统工作原理 53利用AMESim软件在液压建模及仿真上液压启闭机液压缸设计 53.1液压启闭机液压缸理论 53.2液压缸结构形式 83.3自卸启闭油缸设计 103.3.1动作分析 103.3.2技术参数 103.3.3工况分析 103.3.4液压系统的计算 113.3.5液压启闭机液压缸的结构设计 124自卸启闭液压系统设计 16参考文献 251绪论随着现代化建设的不断发展，自卸汽车已是国家基础设施建设工作中极为重要的运输工具之一。随着现代工业的发展，液压举升系统是自卸汽车中非常关键的一部分。对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高的要求，而运用计算机仿真技术对液压系统进行分析具有重要的意义。计算机仿真技术不仅可以预测系统性能，减少设计时间，还可以对所涉及的系统进行整体分析和评估，从而达到优化系统、缩短设计周期和提高系统稳定性的目的。科学技术的飞速发展加速了液压技术的进步，扩大了液压传动与控制技术的应用范围和领域。各种机械设备性能要求和机电液一体化程度的不断提高，对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高的要求。传统的完成设备工作循环和满足静态特性为目的的液压系统设计方法己不能适应现代产品的设计和性能要求，而对液压系统进行动态特性分析和采用动态设计方法，运用计算机仿真技术就具有重大的价值。计算机仿真技术不仅可以在设汁中预测系统性能，减少设计时间，还可以通过仿真对所涉及的系统进行整体分析和评估，从而达到优化系统、缩短设计周期和提高系统稳定性的目的。因此我准备以90t矿用自卸车的举升液压系统为例,以AMEsim软件作为液压系统仿真技术研究开发平台，对液压系统仿真方法进行研究，为以后更加深入的科研打下基础。2液压启闭系统2.1液压启闭系统介绍液压启闭系统包括油系统电动机组，液压控制回路、液压元器件及辅助设备等。此外，还设有功能齐全、动作可靠的安全运行保护装置，包括超压和欠压保护、备用系统自动投切、油箱内液面液温报警、滤油器堵塞报警等。(1)油系统电动机组每套系统设有两套油系统电动机组，一套油系统电动机组工作，一套备用。(2)控制回路a、油系统空载启动及压力控制回路。由三位四通电磁换向阀和2个压力阀组成双调压控制回路，设定压力。油系统电动机组启动过程如下:液压油先经三位四通阀中位直接流回油箱，延时约10S后，根据所需执行操作动作的需要，使相应的电磁阀得电，系统随即建压。b、方向控制回路。采用三位四通电液比例换向阀，目的是减少换向阀动作时引起的系统压力冲击，使启闭运行启、停更平稳。C、同步控制回路。由一套流量控制阀加桥式整流块和一套电液比例流量阀加桥式整流块并联组成，为提高设备的可靠性，正常运行时，两种阀并联工作，并根据液压缸行程检测偏差信号，实施闭环纠偏调节运行，达到正常同步允许偏差的控制目的。d、液压锁定回路。液压锁定回路每侧采用一只液控单向阀闭锁两套主液压缸的有杆腔和一只抗衡阀连接无杆腔，用于自卸控制处于任意开启位置时，适应上下游水位差出现正负值交替变化时的定位。(3)液压元器件及辅助设备液压元器件包括换向阀、流量控制阀、压力阀、单向阀以及油系统等。辅助设备主要包括油箱、滤油器、液位计、液温计、传感器、空清器、管路软管及附件等。2.2液压系统工作原理当基于AMESIM的汽车液压系统接收的自卸控制是打开还是关闭，由液压系统通过各种功率的液压油缸，油阀组，通过对下腔和排放的油缸液压油的压力，在圆筒伸缩门推拉活塞杆，从而实现自卸控制的开启和关闭的目的。通过控制液压提升系统的电磁阀，PLC智能控制单元，电和实施对整个门操作损失。汽车液压系统运行的过程中，系统开始的双向电磁阀电磁铁，通过溢流阀电，工作系统压力系统压。三个四通电磁换向阀电磁铁对电气，液压油通过油速度调节阀并联圆柱杆腔内阀与液压锁的后，阀位回扭转燃料箱后杆腔油污，缸活塞的杆后大门。在下跌过程中的三门，四通电磁换向阀电磁铁的电，液压油通过该阀油通过液压锁入缸无杆腔，在液压锁杆腔油，调速阀和换向阀回油箱，油缸的活塞杆，其自卸控制是关闭的。3利用AMESim软件在液压建模及仿真上液压启闭机液压缸设计3.1液压启闭机液压缸理论（1）密封众所周知，液压启闭机压缸执行机构，产品的质量和液压缸和果断。在实际操作过程中，液压油的内部和外部泄漏参数和所产生的内部和外部的液压油泄漏的后果是产品评价的重要依据。因此，在液压缸的设计制造，内部液压油的严格控制和外漏的有效方法。液压缸的外大多数使用O形环密封；采用V形密封动密封和轴承外圈装配；屏蔽大多采用嵌入式金属粉尘。在液压缸的设计单位，在我国主要采用德国力士乐，makel，Perkel公司在美国，意大利卡尔科公司等密封件的生产，主要原因是外国公司的密封使用效果好。实践证明，密封应合理的几何结构，以适应水电设备材料要求和匹配放置槽的尺寸精度，表面粗糙度。同时专业生产密封件，应提供水资源和水电机组密封材料的设计制造，槽形的匹配精度，尺寸及相关材料的选择。（2）导向装置液压缸的活塞与活塞杆依靠导向装置定位和支撑，活塞杆沿缸壁中心线运动时还依靠导向装置导向。液压缸自重由活塞杆通过活塞处的导向装置传递到液压缸缸壁上。合理选择导向装置的配合间隙，可防止液压缸内外泄漏。控制活塞杆的挠度、导向装置的长度和距离也很重要。德国水工机械设计和制造标准DIN19704－2—1998《HydraulicSteelStructures—Part2:DesignandManufacturing》推荐导向装置选用耐磨性好的材料(如青铜、PA塑料等)。活塞杆导向长度为活塞杆直径的0．8～1．0倍，导向距离L≥行程/20+缸径/2(L为自卸控制全关闭时，活塞导向中心到活塞杆导向中心的距离)正常压力的液压缸活塞杆及缸筒在伸出状态至少覆盖导向装置1．5倍为缸筒的内径，当液压缸支承长度LB≥(10～15)d时，需验算活塞杆弯曲的稳定性。因此，选好导向装置的材质，有利于其尺寸和形式的设计，有利于保证液压缸工作可靠性和稳定性。（3）活塞杆由於不同的汽车液压系统布局，操作条件和，控制的要求一样，所以液压提升机的液压缸结构，形态，特性，安排和配置不同推力。升降机的液压缸，船闸自卸启闭的横向布置，剖面提升门缸纵向布局，提升门缸倾斜向心布置，孔底孔和表，孔弧形工作自卸控制启闭机倾向于的装饰，液压油缸的压力是需要的闭门的的结果，变形，进行液压缸，活塞杆压量是判断的水力提升使用重要稳定性参数。在活塞杆直径设计，抗弯能力取决于活塞杆的材料，2是取决于活塞杆的应力。在理论上，该设计还需要按活塞杆受轴向载荷的强度和稳定性验算。在液压启闭机设计的稳定性设计，大多数采取保守的设计方法和保守的参数，因此，活塞杆直径增加和液压缸的直径增加，而LED对液压缸本身的质量的提高和对活塞杆挠度施加压力，并导致液压系统使用的液压元件，配件，管件，箱量和油量增加，导致液压启闭机的成本，从而导致一系列的负面影响。因此，活塞杆的材料最好选用优质钢材，设计师应该尽可能的使用单位和现场调查的液压启闭机，详细讨论和测量实际推力和剪切力与液压缸，液压提升机的设计思想更科学的训练。在汽车液压系统在中国的液压启闭机设计方面，更应该注重。（4）液压缸支承在中国大多数汽车液压系统自卸控制倾斜液压缸操作。在设计中，操作自卸控制液压缸保护往往配备球面滑动轴承。如果有一个弯曲应力对液压缸活塞杆，以避免密封油，通常在液压缸底座和活塞杆端采用转矩和自动调心球面滑动轴承。设置在中间的液压缸的轴承，可以减少弯曲的活塞杆与筒体弯曲。和很久底孔入口阀门液压提升机的液压缸活塞杆的设计末泡水，时必须考虑杆端的防水措施中，防止水进入轴承球面。轴承附V形环密封，具有防水效果和外密封之间自由，放空间，脂密封。也称轴承球轴承结构是不需要维修，结构可以见图3-1所示。图3-1球面自润滑轴承结构(5)其他液压缸活塞和导向装置，密封装置的设计采用模块化结构，最好能在活塞导向，所以密封组件更为合理；引导和密封装置的调整更为合理，转换之间的间隙，维修方便。液压缸体外最优质的无缝钢管，在筒体的两端没有法兰，钻孔攻丝墙上直接，用螺钉连接，下盖，不仅可以提高缸体的刚度，减小缸体质量。在液压缸上设置，下盖排气压力测量装置，用于在安装过程中液压缸使用方便排气。在液压缸的工作，有杆腔的压力测试，测试油污染也应。液压缸的缸头侧设置安全锁定阀设置在液压缸，安全过载保护。液压缸的内部结构，国外的设计如图3-2所示。图3-2国外设计的液压缸内部结构(6)缸体加工对于液压缸缸体和活塞杆的加工工艺，作者建议采用数控机床进行加工并配合导向进行珩磨，这样，不仅保证了工件轴向的直线度，而且在缸体内珩磨加工形成网格，易储油且活塞杆在缸体内运动时侧向受力不旋转，还可延长密封件的使用寿命。对于缸体最终加工质量，国外公司大多数采用GYF－1内孔光学测径仪、GL86－01窥镗仪、EMD－150－32数显粗糙测量仪进行环节检测，可严格控制缸体任何部位的加工质量，严把缸体圆度、同轴度、直线度和粗糙度的质量关。3.2液压缸结构形式根据常用液压缸的结构形式，可将其分为三种类型：环卫垃圾车的液压缸的结构形式多种多样，其分类方法也有多种：按运动方式可分为直线往复运动式和回转摆动式；按受液压力作用情况可分为单作用式、双作用式；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、多级伸缩套筒式；齿轮齿条式等；按安装形式可分为拉杆、耳环、底脚、铰轴等；按压力等级可分为16Mpa、25Mpa、31.5Mpa等。（1）活塞式hsg型工程机械液压缸单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。活塞仅能单向运动，其反方向运动需由外力来完成。但其行程一般较活塞式液压缸大。活塞式液压缸的工作原理活塞式液压缸可分为单杆式和双杆式两种结构，其固定方式由缸体固定和活塞杆固定两种，按液压力的作用情况有单作用式和双作用式。在单作用式液压缸中，压力油只供液压缸的一腔，靠液压力使缸实现单方向运动，反方向运动则靠外力（如弹簧力、自重或外部载荷等）来实现；而双作用液压缸活塞两个方向的运动则通过两腔交替进油，靠液压力的作用来完成。如图所示为单杆双作用活塞式液压缸示意图。它只在活塞的一侧设有活塞杆，因而两腔的有效作用面积不同。在供油量相同时，不同腔进油，活塞的运动速度不同；在需克服的负载力相同时，不同腔进油，所需要的供油压力不同，或者说在系统压力调定后，环卫垃圾车液压缸两个方向运动所能克服的负载力不同。（2）柱塞式1）柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；2）柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；3）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；4）柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利。（3）伸缩式伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。有多个一次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其输出速度和输出力均是变化的。（4）双作用单活塞杆式液压缸摆动式摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。3.3自卸启闭油缸设计3.3.1动作分析液压启闭机以液压缸为主体，以油系统、电动机、油箱、滤油器、液压控制阀组合的总成。其工作原理是以电动机为动力源，带动双向油系统输出压力油，通过油路集成块等元件驱动活塞杆伸缩来控制自卸控制的启闭。电动机、油系统、液压控制阀和液压缸可装在同一轴线上，也可按需要装在不同轴线上，只需接通电动机的控制电源，即可使活塞杆位移往复运动。活塞杆的伸缩由电动机正反向旋转控制，具有动作灵活、行程控制准确、自动过载保护等性能。当运行受阻时，油路冲开压力增高到调定的限额，溢流阀迅速而准确地溢流，进行过载保护，使电机运转在额定值内不会烧毁。当启闭机运行到调定行程终端时，启闭机电控系统中的设置限位机构动作，电机停止，自卸控制则自锁在此位置上，处于保压状态。经过对自卸启闭液压启闭机分析，该液压系统完成的动作为两个，即活塞杆的伸出和缩回。当活塞杆缩回时，完成启门动作；当活塞杆伸出时，完成闭门动作。3.3.2技术参数1）启门力：2×20kN；闭门力：2×150kN。2）启门速度：0.8m/min；闭门速度：0.5m/min。3）工作行程：2700mm全行程：2800mm。4）启闭机为卧式中间摆动安装方式。3.3.3工况分析1）分析并绘制液压缸的速度循环图。图3-3为液压缸速度循环图，液压缸克服静摩擦力后，当速度达到启门速度0.8m/min时保持匀速到2700mm处，然后以0.5m/min的闭门速度退至原来的位置并停止（加减速时间一般取0.05s）。图3-3液压缸速度循环图图3-4液压缸负载图2）计算并绘制负载图。通过分析可知集成式液压启闭机的液压缸的负载主要是工作负载。其中，启门时的负载为F启=40000N；闭门时负载为F闭=300000N，由于采用集成式，液压启闭机的重量可以忽略不计，因此不予考虑惯性负载和摩擦力引起的负载。绘制负载图如图3-4所示。从图中可见最大负载发生在闭门时为300000N。3.3.4液压系统的计算1）液压缸的主要尺寸。计算液压缸的内径和活塞杆径，通过圆整得：液压缸径D为准500mm，活塞杆径d为准300mm；欧拉公式校核活塞杆抗弯强度，满足要求。液压缸两腔压力分别为14.3MPa和12.7MPa。2）油系统电机组的确定。通过计算，选取10MCM14-1B采用双向柱塞马达和Y132S-4/B5电机，额定功率为5.5kW，满足要求。3.3.5液压启闭机液压缸的结构设计1)液压缸缸体优先选用整段无缝钢管制作，材质符合或相当于GB/T699中的45钢，材料机械性能达到GB/T699中规定的正火热处理后性能。当采用分段焊接时，焊缝按超声波Ⅱ级焊缝质量检验，焊接后采用局部退火去应力处理。油缸内孔的最后成形特性，可保证达到几何尺寸精度IT7，形状精度母线直线度公差不大于0.2/1000，表面粗糙度为Ra0.4。2）活塞杆表面镀Cr防腐，抛光后表面粗糙度不大于Ra0.4。材质45钢,正火状态σs≥280MPa，满足《水电汽车液压系统工程启闭机设计规范》要求。3）活塞材料性能不低于GB699中的35钢。4）密封圈选用进口优质产品，保证有足够的抗撕裂强度，耐压强度，并具有耐水耐油、摩擦因数低、抗老化等优良性能，使用寿命在10年以上。5）液压缸的其它结构设计，如活塞及活塞杆的导向套宽度以及油缸导向距离等均符合DL/T5167-2002《水电汽车液压系统工程启闭机设计规范》。设计的结构如图3-5所示，主要技术参数如表3-1。1.孔封2，14.紧定螺钉3.活塞4，10.导向带5，8，12.O型圈6.缸体7.活塞杆9.下盖11.杆封13.防尘圈15.吊头16.自润滑向心关节轴承17.孔用挡圈18.自润滑轴套19.支铰座20.动力包21.测压接头图3-5液压缸结构图液压缸内径根据公式有：……………………3.1所以有：……………………3.2上述公式中：——液压缸工作压力。F——液压缸的最大负载。由于本设计采用双缸故F1=F/2=1800KN将数据代入上述公式得：…………………3.3圆整为标准系列直径D=500㎜。（摘自GB/T2348-1993）(2)活塞杆直径因为主缸的工作压力为14.1MPa，查相关资料选取d/D=20活塞杆直径：……3.4圆整为标准系列直径d=3200mm。(摘自GB/T2348-1993)（3）主缸壁厚的确定壁厚计算公式：……………………3.5式中：——液压缸缸筒的厚度——实验压力。工作压力时，=1.25PD——液压缸内径——缸体材料许用应力。对于锻钢铸钢无缝钢管铸铁由于该液压机负载较大，故主缸缸体材料选用无缝钢管45。所以有：………3.6故液压缸缸体外径有：…………3.7圆整为标准系列直径=480㎜。（4）缸盖（底）厚度计算缸盖厚度计算公式：…………3.8式中：h——缸盖（底）的厚度D——液压缸内径——试验压力——缸盖材料的许用应力。此次选用35钢将数据代入上述公式得：………………3.9查相关资料取标准系列缸盖厚度h=90mm。（5）主缸最小导向长度计算计算公式：…………………3.10式中：L——液压缸最大行程D——液压缸内径代入数据有：……3.11为了保证最小导向长度，必要时可以在缸盖和活塞之间增加一个隔套来增加最小导向长度。隔套长度C可由公式得：……3.12式中：B——活塞宽度。一般取——缸盖滑动支撑面的长度。当时，取(6)活塞材料、尺寸以及密封方案的确定根据查阅的相关资料，活塞选用的材料为灰铸铁HT200。活塞宽度系数取0.8。即由于液压机主缸工作时压力大，泄漏量与压力成正比升高，因此密封圈选用Y型密封，该类型密封圈能承受大的工作压力，泄漏量小。（7）活塞杆材料和长度的确定根据查阅的相关资料，活塞杆的材料选用45钢。有滑块行程，确定活塞杆长度(8)主缸缸体长度的确定查阅相关资料得知缸体长度。（D为液压缸内径）由主缸行程为1000㎜，活塞宽度为288㎜，缸底厚度为90㎜。有：根据而，故满足要求。具体参数见下表3.1表3.1自卸启闭油缸主要技术参数型号QRWY-1200/1200-5.1-3-00油缸数量2型式中间十字铰支撑，摇摆式最大启门力1800kN最大闭门力900kN油缸缸径500mm活塞杆直径300mm有杆腔计算压力14.1MPa操作条件启闭4自卸启闭液压系统设计4.1基于AMESIM的汽车液压系统的设计要求启闭机基于AMESIM的汽车液压系统是液压启闭机最重要的组成部分，控制系统的主要技术要求应包括以下几点:1.在正常情况下，液压启闭机能平稳安全地实现自卸控制的开启、关闭及停留在一定高度(即自卸控制处于指定开度);2.自卸控制处于开启状态或达到指定开度时，系统需卸荷，系统处于严格的保压状态，自卸控制不得发生下滑现象;3.意外断电或发生特殊特殊情况时，能利用手动操作实现自卸控制的紧急关闭;4.两只液压缸的运行应保证一定的同步精度，不得出现自卸控制卡死等现象;5.保证液压启闭机能实现在线调节，容易调节自卸控制的系统压力和自卸控制开启、关闭的速度。4.2控制回路的理论分析4.2.1开环同步控制回路开环同步控制回路的是利用液压元件(比如利用同步阀、调速阀、节流阀等)本身的精度来控制执行元件同步运行，而不对执行元件的输出经行检测并反馈。开环同步控制回路系统结构简单，使用方便、成本低，但不能检测并校正误差，控制精度和抑制干扰的性能都比较差，且对系统参数的变动很敏感。但液压系统各控制元件性能的差异和制造误差，使用一段时间之后磨损的程度不同及结构变形上的差异，不同工况下负载的扰动，每个液压缸所受到的摩擦力、泄露不同，都会对两液压缸的同步精度产生不同程度的影响。并且两液压缸的不同步情况并不能反馈到控制同步运动的液压元件上以便消除同步误差。故开环同步控制回路同步精度较低，一般只适用于控制精度要求不高的高压大流量场合。4.3基于AMESIM的汽车液压系统原理图的设计4.3.1基于AMESIM的汽车液压系统各子回路方案优化选择液压系统主要参数的确定通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于执行元件的运动速度和结构尺寸。主要技术参数序号名称参数备注1最大启门力2×630KN2最大闭门力自重闭力3工作行程1300mm4油缸内径100mm5活塞杆直径70mm6油系统32SCY14-1B邵液7电动机(满足SL41)Y180L-4-B3522KW1480rpm8有杆腔计算压力17.5Mpa9自卸控制关闭时间约17min10自卸控制开启时间约17min11系统压力等级25MPa1.液压源回路设计液压源回路是液压系统中最基本且必不可少的一部分，其功能是向液压系统中的执行元件提供压力和流量。液压启闭机属于高压大功率设备，要求效率高，工作可靠。液压启闭机的基于AMESIM的汽车液压系统管路复杂，液压元件多，能量损失大，因此选用变量柱塞系统。为了提高系统工作的可靠性，采用两套电机油系统组对称布置的冗余设计，并在变量柱塞系统的出口处串联以单向阀，防止液压油倒流回油箱，，两个电机油系统组一个工作，另一个作为备用，安全可靠性大大提高。图4.1为液压源子回路。2.压力控制回路设计压力控制回路主要是利用各种压力控制元件来控制液压系统中每个支路的压力，保证执行元件获得所需要的力或力矩，合理使用功率并保证液压系统安全可靠地工作。图4.2为压力控制子回路，采用电液比例溢流阀实现的压力控制回路，其可以根据负载需要实时调节液压系统的工作压力并呈一定一定规律控制，降低的能耗和发热量，同时可以避免因压力控制阶跃变化而引起的压力超调、振荡以及液压冲击，并且可以实现空载启动和过载保护作用。图4.l液压源子回路图4.2压力控制子回路3.滤油回路设计过滤器是液压回路中一个重要的组成部分，主要作用是清除液压系统工作介质中的杂质，维持工作介质清洁，保证液压元件正常工作，延长其使用寿命。如果工作介质中存在颗粒杂质，则会造成液压元件相刘一运动表面磨损加剧、滑阀存在卡滞现象、阻尼孔等小间隙容易堵塞而导致液压系统不能正常工作和寿命缩短。据资料统计，液压系统故障有75%左右是油污造成的。在该液压启闭机基于AMESIM的汽车液压系统中，首先得保证油箱里油液的清洁度，故在回油路上安装高过滤精度回油过滤器，过滤进入油箱的杂质;其次是为了保护柱塞系统，在柱塞系统吸油管路上安装了吸油过滤器，防止杂质等污染物进入液压系统及系统;最后由于电液比例阀对油液的清洁度要求较高，而且考虑到此处过滤器要承受高压，故在液压系统的出口安装一过滤器，保证电液比例阀工作安全可靠。4.3.2基于AMESIM的汽车液压系统原理简述根据液压启闭机的设计要求，以及之前对给回路的分析、比较后，结合工程实际，拟定了新型液压启闭机的基于AMESIM的汽车液压系统原理图，如图4.3所示。现将其工作原理简述如下:空载启动一台电机系统组(另一台备用)，当可编程序控制器PLC控制三位四通电液比例换向阀11的电磁铁IYA得电时，阀n左位工作。压力油经阀n左位，被分流集流阀12一分为二后分别经两平衡阀14进入活塞式液压缸有杆腔，使活塞上升，带动自卸控制开启，启门的最大工作压力由电液比例溢流阀10调定。由于自卸控制开启时的工作压力大于外控顺序阀20的开启压力，阀20开启，液压缸无杆腔的油液经顺序阀20、回油滤油器21返回油箱。当可编程序控制器PLC控制三位四通电液比例换向阀11的电磁铁ZYA得电时，阀n右位工作，压力油经阀n右位，进入活塞式液压缸1无杆腔，活塞下降，带动自卸控制关闭，闭门的最大工作压力由电液比例溢流阀10调定。由于自卸控制关闭时的工作压力小于外控顺序阀20的开启压力，阀20关闭，两只活塞式液压缸有杆腔的油液经阀两平衡阀14后被分流集流阀12合二为一，经电液比例换向阀n右位后不回油箱，而是进入两液压缸的无杆腔，形成差动回路。这种连接方式可用较小流量的油系统实现快速闭门，能够有效降低电机功率，节约能源。三位四通电液比例换向阀11具有流量控制功能，通过的流量与控制电流成正比，只要改变控制电流就能改变流量，从而达到调速的目的。调速可在任意工况下进行，不必停机，方便可靠。阀11输出的满足液压缸速度要求的流量进入分流集流阀12按1:1的比例分成两路，分别进入两液压缸，实现两液压缸的粗同步。粗同步由分流集流阀12自动实现，与调速独立，不需要人工干预。由于分流集流阀12具有负载补偿功能，即使在偏载的不利工况下也能保持较好的同步性能，这就减轻了对后面旁路泄油纠偏阀组的压力。分流集流阀的粗调同步与旁路泄油纠偏阀组配合，最终能达到较高的同步精度。电气控制系统设置有自卸控制开度检测装置和可编程序控制器PLC，开度检测传感器巧设在活塞式液压缸上，输出端与可编程序控制器PLC连接。传感器15将检测到的液压缸实际行程传送给可编程序控制器PLC，可编程序控制器对两液压缸的实际行程进行比较，根据二者的行程偏差控制三位四通电磁阀13的动作，自动进行旁路泄油纠偏，实现两液压缸的精确同步。电气控制系统具有自卸控制开度的检测、显示装置及与之相连接的可编程序控制器PLC，自卸控制开度检测装置具有2只位移传感器15，分别设置在两液压缸上，位移传感器15检测液压缸的实际位移输给可编程序控制器PLC，可编程序控制器PLC比较两液压缸实际位移，根据实际位移同步误差控制旁路泄油纠偏阀组三位四通电磁阀13的动作，将超前液压缸内的油经过两节流阀19，电磁换向阀13泄去一部分，实现自动纠偏。图4.3基于AMESIM的汽车液压系统原理图路4.4液压元件的选择4.4.1确定液压系统元件的规格在液压启闭机液压油缸各零部件材料的选择上，严格按用户要求和相关设计技术规范执行。油缸缸体材料采用优质无缝钢管，活塞杆采用符合GB699的优质45#实心锻钢正火处理、销轴材料采用锻钢40Cr调质处理、并做无损探伤检测，上端盖、下端盖及活塞、吊头材料均采用45钢锻焊结构、其焊缝为Ⅰ类焊缝、并按Ⅰ类焊缝进行检查和探伤。油缸活塞杆强度、油缸内径、活塞宽度、活塞杆导向长度及零部件的公差、配合的设计依据DL/T5167-2002、机械设计手册等相关标准要求，从设计上保障了油缸启闭机性能的先进性及可靠性。油缸的全套动静密封件均采用MERKES公司产品，其使用寿命长达10-15年；液压系统管路所有静密封均采用优质国产密封件。导向套用QA19-4材料，导向面的配合公差为H9和f8，粗糙度为Ra0.2um~Ra0.3um。配合面的圆度公差为0.05mm，同轴度为0.03mm。油缸设有排气测压装置。采用进口HYDAC产品，销轴部位设有防水防锈机构。关节轴承采用自润滑轴承，用户使用时可免维护。对液压启闭机的运输采取了可靠的防撞、防震、防刮伤、防擦伤、防磕碰等防护措施。1.液压系统的选择(1)液压系统工作压力的确定液压系统的最大工作压力必须大于或等于液压执行元件最大工作压力和进油路上总压力损失这两者之和.pP≥pl＋∑Δppl是液压执行元件的最高工作压力，对于本系统，最高压力是增压缸锁模时的入口压力，pl＝6.4MPa；∑Δp是系统到执行元件间总的管路损失。由系统图可见，从系统到增压缸之间串接有一个单向阀和一个换向阀，取∑Δp＝0.5MPa。液压系统工作压力为pP＝(6.4＋0.5)MPa＝6.9MPa图4-4双联叶片系统(2)液压系统流量的确定qP≥K(∑qmax)由工况图看出，系统最大流量发生在快速合模工况，∑qmax＝3L/s。取泄漏系数K为1.2，求得液压系统流量qP＝3.6L/s(216L/min)选用YYB-BCl71/48B型双联叶片系统，见图4-4有关叶片系统的尺寸和结构。当压力为7MPa时，大系统流量为157.3L/min，小系统流量为44.1L/min。2.液压阀的选择选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统工作压力在7MPa左右，所以液压阀都选用中、高压阀。3.液压马达的选择在已求得液压马达的排量为0.8L／r，正常工作时，输出转矩769N.m，系统工作压力为7MPa。选SZM0.9双斜盘轴向柱塞式液压马达。其理论排量为0.873L/r，额定压力为20MPa，额定转速为8～l00r/min，最高转矩为3057N·m，机械效率大于0.90。见图4-5图4-5液压马达4.4.2确定油管的规格1.油管内径和结构计算本系统管路较为复杂，取其主要几条(其余略)。油管系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。本设计中油管采用钢管，因为本设计中所须的压力是高压，P=31.25MPa，钢管能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配是不能任意弯曲，常在装拆方便处用作压力管道一中、高压用无缝管，低压用焊接管。本设计在弯曲的地方可以用管接头来实现弯曲。(1)大系统吸油管的内径计算:根据公式:式中:液体流量为2.62L/S流速V为0.85M/S代入公式得=0.063M(2)小系统吸油管根据公式:式中:液体流量为0.735L/S流速V为1M/S代入公式得=0.031M(3)注射缸进油管路的内径计算：根据公式:式中qv－通过管路内的流量为2.62m3/sv－管内允许流速4.5m/s根据机械设计手册P23-54查得。表4-2主要管路内径管路名