基于AMESim的液压增压缸的仿真分析

　　1 引 言

　　为便于液压阀的选型和使用， 液压系统的工作压力一般设定为 160～190bar。 由于实际工况的需要，主油缸压力可达到 350bar 左右。 在这种情况下，通过增压缸使主油缸获得较高的工作压力是一种较为理想的选择。

　　2 增压缸工作原理

　　增压缸的工作原理如图 1 所示。 当低压油 P1进入到缸左端时，活塞向右运动，输出高压油 P2，由静压平衡原理可知：

　　P1A1=P2A2 　　（1）

　　其中:

　　P1———输入的低压

　　P2———输出的高压；

　　A1———大活塞的面积；

　　A2———小活塞的面积。

　　由（1)式可得：

　　式中:

　　K———增压比，。

　　面积 A1和 A2相差越大，K值也越大，增压的效果越明显。在系统的压力一定时， 经过增压缸可以使压力放大 K倍，达到增压目的。

　　3 液压系统增压部分原理图

　　某液压系统增压部分原理图如图 2 所示。 它由电机、变量泵、蓄能器、插装阀、溢流阀和增压缸等基本元件组成。 增压过程如下：

　　系统压力油通过插装阀 V101（YV101 通电）进入到增压缸的大端，增压缸小端的高压油进入到主油缸的上腔，产生压力克服弹性负载。

　　增压系统的作用是在尽可能短的时间内使主油缸的压力达到要求（由弹性负载的大小决定），主缸的负载为弹性图 5 增压系统的仿真模型负载，主缸的活塞杆行程要控制在 2mm 内。

　　4 基于 AMESim 的增压系统模型

　　AMESim 所含液压系统的模型库中集成了大多数标准液压元件的仿真子模型， 最大程度地避免了仿真者自行设计数学模型。 同时，对于系统中的特定元件模型，可根据其物理结构， 使用液压元件设计库里面的最小模型单元搭建完成[1]。

　　4.1 在草图模式下建立液压系统模型

　　本仿真系统的系统压力采用变量泵来实现， 省略了油路上的冷却系统和过滤系统等辅助元件。 对图 2 所示的液压系统，大多数元件如变量泵、蓄能器、电磁阀和溢流阀就直接调用标准液压库里的子模型；但是系统中的增压缸、插装阀作为特定元件，标准液压库无法 满足建模要求。 为此采用了 AMESim 的液压元件设计库 HCD (Hydraulic Compo-nent Design)[2]。 应用 HCD 库建立了如图 3 所示的插装阀的仿真模型以及图 4 所示的增压缸的仿真模型。 用以上在标准库里调用的和通过 HCD 库建立的元件子模型， 就可以搭建增压系统的仿真模型，如图 5 所示。