基于AMESim的F型π桥溢流阀仿真分析

    在各类常规液压控制阀、比例控制阀和伺服控制阀等液压元器件中,为了得到较好的控制特性、提高液压元器件的技术特性,往往使用多个液阻来构成液阻控制网络。

    F型π桥溢流阀可以做成稳态调压偏差为零的溢流阀,德国力士乐公司生产的DB系列溢流阀的先导回路采用的就是F型π桥液阻网络。对两阻尼结构的溢流阀,其静态性能指标、动态稳定性指际和动态性能指际之间是矛盾的,往往为了获得一种较好性能品质而不得不牺牲其他性能品质。而三阻尼结构的F型π桥溢流阀,由于阻尼结构布局不同,使各类性能指标之间不再是矛盾的,适当的R1、R2、R3阻尼孔匹配,可同时获得较理想的静态品质、动态品质和稳定性。

    1　F型π桥溢流阀的工作原理

    该溢流阀的工作原理如图1所示:溢流阀进口压力p1作用在主阀芯下端,压力p2作用在主阀芯的弹簧端,同时作用在先导阀芯的锥面。当压力p2产生的推力小于先导阀弹簧力时,先导阀口关闭,先导回路无油液流过,压力p1=p2,主阀芯在主阀弹簧力的作用下,处于关闭位置,此时先导阀口后端的容腔压力p=0。当系统压力p1升高,p2随之升高。当压力p2产生的推力大于阀弹簧力时,先导阀芯右移开启,先导回路的油液通过R1、先导阀口和液阻R3流回油箱。由于在液阻R1和R3上都存在压力降,显然有p1>p2>p3>0。先导回路流量越大,R1上的压降就越大当R1上的压降达到一定值时,主阀在压力差Δp=p1-p2的作用下克服弹簧力上移,主阀口打开,实现主阀溢流。当改变液阻R1、R3的液阻值或者改变p2和p3作用在先导阀芯上的有效面积,就可以得到不同的溢流阀稳态特性。即根据先导回路液阻参数的不同配置, F型π桥溢流阀的稳态调压偏差可以为正、为零。

    2　AMESim-HCD

    AMESim表示工程系统仿真高级建模环境(Ad-vancedModeling Environment for performing Smi ulationsof engineering systems)。它是法国IMAGINE公司自1995年开始推出的一种新型的高级建模和仿真软件。

    对于大多数元件AMESim没有直接给出,需要通过HCD (Hydraulic Component Design)库来自行建立。HCD库大大增强了AMESim的功能。

    3　F型π桥溢流阀的AMESim模型

    通过软件AMESim中的HCD库对F型π桥溢流阀图1(a)进行模型建立,如图2所示。模型的下面为主阀,上面为先导阀,其中串联了3个液阻,先导阀的锥形口就是图1(a)中的液阻R2。在这里忽略了液体的可压缩性,对仿真结果影响不大。

    4　仿真及其结果分析

    确定图2所示的F型π桥溢流阀的参数,并输入到该阀的AMESim模型中。

    给模型设定参数,图3 (a)中的d_R3=1·1 mm,此时F型π桥溢流阀具有正的稳态调压偏差,图3 (b)中的d_R3=1·0 mm,图3 (c)中的d_R3=0·9 mm,此时F型π桥溢流阀的动态特性变差,如果将d_R3继续减小,则阀的动态特性更不稳定。