基于AMESim和MATLAB/Simulink的液压变压器联合仿真研究

　　0 引言

　　液压变压器是在恒压网络二次调节系统下发展起来的一种液压元件。早在 965 年，美国的专利(3188963) 对液压变压器进行描述。 1997 年，荷兰的Innas 公司和Noax 公司联合提出新型液压变压器的设计概念[1]。2004 年浙江大学对液压变压器结构进行研究， 改进设计了一种新型液压变压器 (2004 年申请专利，03231874.X)。该液压变压器以斜轴式轴向柱塞马达A2FM12W4PI 的结构为设计基础， 配流盘采用手动控制，同时能够测试液压变压器的转速和配流盘的旋转角度^[2] 。

　　液压系统中应用液压变压器调节压力，在恒定的入口压力下， 可以无节流损失地将出口压力调节到任意压力值。如果一个系统有多个负载，可以实现不同负载在同一个系统压力下有不同输入压力值。鉴于实际研究过程中，由于受到实验条件的限制对液压变压器的实验研究开展很困难。本文结合液压变压器的工作原理，利用AMESim 与MATLAB/Simulink 软件各自特点对液压变压器建模仿真，为液压变压器的进一步研究和在各类机械中广泛应用提供参考。

　　1 液压变压器的工作特性

　　1.1液压变压器的结构特点

　　液压变压器的设计以斜轴式轴向柱塞马达为设计基础，与柱塞马达不同的是液压变压器的柱塞数 z=7，配流盘有三个接口 A、B、T，分别接油源、负载和油箱[3]。由于三个槽口结构尺寸相同，因此对应的角度也相同。液压变压器的柱塞运动形式与斜轴式柱塞马达相似， 液压变压器在绕着斜轴旋转的过程中，对每个柱塞来说既是绕着液压变压器斜轴的旋转运动，同时也是沿着柱塞自身轴线方向的往复运动。

　　1.2槽口排量

　　液压变压器配流盘控制角度 φ 是 A 槽口中心与下死点 BDC(Bottom Dead Center)的夹角。当配流盘的控制角度 φ=0°时，柱塞从液压变压器的下死点 BDC 开始运动，即此时柱塞中心与 A 腰形槽中心重合，柱塞运动的角位移为 β=0°[4]。以柱塞将脱离 A 腰形槽为第一阶段，柱塞旋转角位移 β=β1;以柱塞从将要进入 T 槽到将脱离 T 腰形槽为第二阶段，在这一过程中柱塞将脱离 T腰形槽处的角位移为 β=β2; 柱塞在 B 腰形槽的连通角度是柱塞从将要进入 B 槽到将脱离 B 腰形， 此时柱塞与 B 槽连通，这一阶段为第三阶段，在将脱离 B 腰形槽处的角位移为 β=β3;柱塞继续旋转，从 B 槽脱离后即进入 A 槽，最后回到初始位置，这一阶段为第四阶段。柱塞在完成这一阶段后，完成一周循环运动。这一阶段的角位移 β 变化为 β3→2π。各个阶段的角位移与槽口分布角度关系如下：