基于AMESim的蓄能器回路动态特性研究

　　0 引言

　　蓄能器具有储存能量、补充泄露、保持恒压、吸收脉动压力和冲击压力等功能。在液压系统中，液压泵的瞬时流量总有些脉动，加之系统中有些阀在工作中总存在一定程度的振动，这就使液压系统的流量、压力也随之产生脉动。储能器能将压力液体的液压能转换为势能储存起来，当系统需要时再将势能转化为液压能而做功。蓄能器在系统中吸收脉动的效果与很多因素有关，如蓄能器和管路中油液的质量，蓄能器的结构参数和状态参数，管路的特性，回路中元件的特性和流量脉动频率等。因此，欲使回路得到较好的吸收脉动的效果，需要对具体的回路进行数学建模以及动态特性仿真分析，从而为设计和分析回路找出依据。

　　本文采用AMESim( Advanced Modeling Environmentfor Simulation of engineering systems) 提供的液压库、液压元件设计库、信号库和其他子模型库，构建出了蓄能器回路，通过对仿真模型各项参数的调节与分析，绘制出了系统仿真结果图。

　　1 蓄能器回路数学模型的建立

　　对图1 中蓄能器回路有如下考虑:

　　( 1) 油液经过固定式节流阀的流量特性方程

式中q_R— 通过节流阀的流量;

　　p₁— 节流阀的出口压力;

　　K_t— 比例常数;

　　p— 液压泵的出口压力。

　　( 2) 蓄能器中气体的状态变化规律按绝热过程考虑

式中p_A— 蓄能器中的气体压力;

　　V— 蓄能器的体积;

　　n— 绝热系数，等于1. 4。

　　( 3) 蓄能器前管路中油液运动按层流计算

　　( 4) 流体连续性方程

　　通向蓄能器的平均流量q_A= 0，此时蓄能器的容积为V，蓄能器中的气体压力为p_A。

　　( 5) 考虑回路参数之间关系的非线性，这里采用在给定平衡点附近取小增量线性化方法来研究非线性问题。

　　对方程( 1) 做拉普拉斯变换得到:

式中: p₀和q₀— 泵出口压力和泵输出平均流量的平衡点的值。

　　对方程( 2) 做拉普拉斯变换得到:

式中: V₀— 蓄能器中气体容积的稳态值即平衡点的值。

　　对方程( 3) 做拉普拉斯变换得到:

　　另外，蓄能器前管路中油液力平衡方程:

式中m₁— 蓄能器管路中油液的质量;

　　a— 管路通流面积;